Электроизмерительные приборы

Электроизмери́тельные прибо́ры — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

Амперметр переменного тока
Вольтметр переменного тока
Омметр
Ампервольтомметр (комбинированный прибор)

Применение

Средства электрических измерений широко применяются в энергетике, связи, промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, а также в быту — для учёта потребляемой электроэнергии. Используя специальные датчики для преобразования неэлектрических величин в электрические, электроизмерительные приборы можно использовать для измерения самых разных физических величин, что ещё больше расширяет диапазон их применения.

Классификация

Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:
- амперметры — для измерения силы электрического тока;
- вольтметры и потенциометры — для измерения электрического напряжения;
- омметры — для измерения электрического сопротивления;
- мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы
- частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;
- магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;
- ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;
- электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии
- и множество других видов.
Кроме этого существуют классификации по другим признакам:
- по назначению — измерительные приборы, меры, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы, вспомогательные устройства;
- по способу представления результатов измерений — показывающие и регистрирующие (в виде графика на бумаге или фотоплёнке, распечатки, либо в электронном виде);
- по методу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;
- по способу применения и по конструкции — щитовые (закрепляемые на щите или панели), переносные и стационарные;
- по принципу действия:
  - электромеханические (см. статью Системы измерительных приборов):
    - магнитоэлектрические;
    - электромагнитные;
    - электродинамические;
    - электростатические;
    - ферродинамические;
    - индукционные;
    - магнитодинамические;
  - электронные;
  - термоэлектрические;
  - электрохимические.

Обозначения

В зарубежных странах обозначения средств измерений устанавливаются предприятиями-изготовителями, в России (и частично в других странах СНГ) традиционно принята унифицированная система обозначений, основанная на принципах действия электроизмерительных приборов. В обозначения входит прописная русская буква, соответствующая принципу действия прибора, и число — условный номер модели. Например: С197 — киловольтметр электростатический. К обозначению могут добавляться буквы М (модернизированный), К (контактный) и другие, отмечающие конструктивные особенности или модификации приборов.

Х — нормальные элементы.
У — измерительные установки.
И — индукционные приборы.
В — приборы вибрационного типа (язычковые).
Д — электродинамические приборы.
Е — измерительные преобразователи.
К — многоканальные и комплексные измерительные установки и системы.
Л — логометры.
М — магнитоэлектрические приборы.
Н — самопишущие приборы.
П — вспомогательные измерительные устройства.
Р — меры, измерительные преобразователи, приборы для измерения параметров элементов электрических цепей.
С — электростатические приборы.
Т — термоэлектрические приборы.
Ф — электронные приборы.
Ц — приборы выпрямительного типа.
Ш — измерительные преобразователи.
Щ — щитовые приборы.
Э — электромагнитные приборы.

История

В 1733—1737 годах французский учёный Ш. Дюфе создал электроскоп. В 1752—1754 годах его работы продолжили М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман в процессе исследований атмосферного электричества. В середине восьмидесятых годов XVIII века Ш. Кулон изобрёл крутильные весы — электростатический измерительный прибор.
В первой половине XIX века, когда уже были заложены основы электродинамики (законы Био — Савара и Фарадея, принцип Ленца), построены гальванометры и некоторые другие приборы, изобретены основные методы электрических измерений — баллистический (Э. Ленц, 1832 год), мостовой (Кристи, 1833 год), компенсационный (И. Поггендорф, 1841 год.)
В середине XIX века ученые в разных странах создают меры электрических величин, принимаемые ими в качестве эталонов, производят измерения в единицах, воспроизводимых этими мерами, и даже проводят сличение мер в разных лабораториях. В России в 1848 году академик Б. С. Якоби предложил в качестве эталона единицы сопротивления применять медную проволоку длиной 25 футов (7,61975 м) и весом 345 гран (22,4932 г), навитую спирально на цилиндр из изолирующего материала. Во Франции эталоном единицы сопротивления служила железная проволока диаметром в 4 мм и длиной в 1 км (единица Бреге). В Германии таким эталоном являлся столб ртути длиной 1 м и сечением 1 мм² при 0 °С.
Вторая половина XIX века была периодом роста новой отрасли знаний — электротехники. Создание генераторов электрической энергии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины XIX века заняться изобретением и разработкой различных электроизмерительных приборов, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники.
- В 1871 году А. Г. Столетов впервые применил баллистический метод для магнитных измерений и исследовал зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля, создав этим основы правильного подхода к расчету магнитных цепей. Этот метод используется в магнитных измерениях и в настоящее время.
- В 1880—1881 годах французские инженер Депре и физиолог Д’Арсонваль построили ряд высокочувствительных гальванометров с зеркалами.
- В 1881 году немецкий инженер Ф. Уппенборн изобрел электромагнитный прибор с эллиптическим сердечником, а в 1886 году он же предложил электромагнитный прибор с круглой катушкой и двумя цилиндрическими сердечниками.
- В 1894 году немецкий инженер Т. Бругер изобрел логометр.
В развитии электроизмерительной техники конца второй половины XIX и начала XX века значительные заслуги принадлежат М. О. Доливо-Добровольскому. Он разработал электромагнитные амперметры и вольтметры, индукционные приборы с вращающимся магнитным полем (ваттметр, фазометр) и ферродинамический ваттметр.

Литература и документация

Литература

Войнаровский П. Д.,. Электрические измерительные аппараты // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Панев Б. И. Электрические измерения: Справочник (в вопросах и ответах) — М.: Агропромиздат, 1987.
Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс). Под ред. Е. Г. Шрамкова — М.: Высшая школа, 1972. (недоступная ссылка)
Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л.: Энергоатомиздат, 1983.
Атамалян Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин — издательство «ДРОФА», 2005.
Панфилов В. А. Электрические измерения — издательство «Академия», 2008
Полищук Е. С. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин.
Евтихиев Н. Н. Измерение электрических и неэлектрических величин — М.: Энергоатомиздат, 1990.
Шкурин Г. П. Справочник по электро- и электронноизмерительным приборам — М.: 1972.

Нормативно-техническая документация

ГОСТ 22261—94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия»
ГОСТ 30012.1—2002 (МЭК 60051-1—97) «Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 1. Определения и основные требования, общие для всех частей»
ГОСТ 9999—94 (МЭК 258—68) «Электроизмерительные самопишущие приборы прямого действия и вспомогательные части к ним»
ГОСТ 13607—68 «Приборы и преобразователи электроизмерительные цифровые. Основные термины и определения»
ГОСТ 14265—79 «Приборы электроизмерительные аналоговые контактные прямого действия. Общие технические условия»
ГОСТ 19875—79 «Приборы электроизмерительные самопишущие быстродействующие. Общие технические условия»
ГОСТ 23217—78 (МЭК 51) «Приборы электроизмерительные аналоговые с непосредственным отсчетом. Наносимые условные обозначения»

См. также