авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


НАЧАЛЬНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Л. Н. ГУЛЯЕВА

ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА

И РЕГУЛИРОВКА

РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ

АППАРАТУРЫ И ПРИБОРОВ

Допущено

Экспертным советом по профессиональному образованию

в качестве учебного пособия для использования в учебном процессе

образовательных учреждений, реализующих программы

начального профессионального образования

1 УДК 621.396.6(075.32) ББК 30.8я722 Г94 Р е ц е н з е н т ы:

главный инженер ЗАО НПЦ «Наука-Сервис» И. Л.Галивец;

преподаватель высшей категории спецпредметов Строительного колледжа № 26 В. В. Дьяков;

заместитель директора КАиР № 27 В. П. Петров Гуляева Л. Н.

Технология монтажа и регулировка радиоэлектронной Г аппаратуры и приборов : учеб. пособие для нач. проф. обра зования / Л. Н. Гуляева. — М. : Издательский центр «Акаде мия», 2009. — 256 с.

ISBN 978-5-7695-4964- Приведены сведения об измерениях и измерительных приборах. Рас смотрены виды монтажа радиоэлектронной аппаратуры, технология мон тажа источников питания, усилителей, генераторов, устройств импульс ной и вычислительной техники, супергетеродинных радиоприемников и телевизоров, особенности монтажа микросхем на печатные платы. Опи саны виды электромеханических устройств, а также изделий радиоэлект ронной аппаратуры.

Для учащихся учреждений начального профессионального образова ния.

УДК 621.396.6(075.32) ББК 30.8я Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается © Гуляева Л. Н., © Образовательно-издательский центр «Академия», ISBN 978-5-7695-4964-9 © Оформление. Издательский центр «Академия», ПРЕДИСЛОВИЕ В настоящее время радиоэлектронная аппаратура (РЭА) при меняется не только в телевидении, радио- и телесвязи, космичес кой технике, медицинском оборудовании, высокоточной измери тельной технике, но и во многих научно-исследовательских про цессах.

Рабочие радиотехнических специальностей ведут монтаж слож ных узлов и приборов радиоэлектронной аппаратуры, устройств вычислительной техники;

находят и устраняют неисправности отдельных элементов и узлов;

настраивают и регулируют слож ные узлы и блоки РЭА. Поэтому рабочим необходимы базовые знания основ полупроводниковой техники, основ телевидения и радиовещания, устройств импульсной и вычислительной техники.

Монтажнику РЭА и приборов необходимо владеть основными методами измерения физических величин, знать назначение и условия применения контрольно-измерительных приборов, уметь работать с технической документацией на радиоэлектронные уст ройства различной степени сложности.

Во введении «Общие сведения о развитии радиоэлектронной промышленности» даны краткий обзор развития радиосвязи в об ластях радионавигации, радиолокации, телевидения;

информация о русских ученых, внесших большой вклад в развитие этих облас тей;

перспективы радиоэлектроники и их важное значение в на шей жизни.

В гл. 1 «Электрические измерения и электроизмерительные при боры» рассмотрены системы электроизмерительных приборов, ос новные требования к выбору прибора при производстве измере ний, методы измерения физических величин.

В гл. 2 «Радиоизмерения и радиоизмерительные приборы» из ложены особенности радиоизмерений, виды радиоизмерительных приборов, их классификация и особенности работы.

В гл. 3 «Технология монтажа радиоэлектронной аппаратуры и приборов» отражены виды монтажа РЭА, технологические про цессы изготовления печатных плат и особенности монтажа аппа ратуры на печатных платах.

В гл. 4 «Технология монтажа источников питания» освещены основные узлы источников питания, их монтаж, контроль и регу лировка.

В гл. 5 «Технология монтажа и контроля усилителей звуковой частоты» проанализированы особенности монтажа, сборки, регу лировки, контроля и испытаний усилителей звуковой частоты.

В гл. 6 «Технология монтажа и контроля автогенераторов» пред ставлены основные узлы генераторов гармонических колебаний, генераторов несинусоидальных колебаний, их монтаж, контроль и регулировка.

В гл. 7 «Технология монтажа супергетеродинных радиоприем ников» приведены основные узлы супергетеродинного приемни ка, особенности монтажа, контроля и регулировки блока высокой частоты, в который входят монтаж и контроль усилителей высо кой частоты и усилителей промежуточной частоты.

В гл. 8 «Технология монтажа телевизоров» содержатся общие сведения о системах телевизионного вещания, принципах пере дачи изображения, особенностях конструкций современных теле визоров, примерном технологическом процессе монтажа телеви зоров.

В гл. 9 «Устройства импульсной и вычислительной техники»

даны основы цифровой техники, приведены общие сведения о построении цифровых интегральных микросхем, микропроцессо рах, запоминающих устройствах, а также об аналоговых интег ральных микросхемах.

В гл. 10 «Технология монтажа интегральных микросхем» опи саны особенности монтажа различных видов интегральных мик росхем на печатные платы, контроль и устранение неисправнос тей.

В гл. 11 «Технология монтажа электромеханических узлов и приборов» приведены общие сведения об электромеханических устройствах, рассмотрены некоторые их виды и применение в со временной РЭА, особенности конструирования РЭА.

ВВЕДЕНИЕ Общие сведения о развитии радиоэлектронной промышленности Современная радиоэлектронная аппаратура базируется на ши роком использовании новейших достижений различных отраслей науки и техники.

В радиотехнике применяются электромагнитные колебания и волны для передачи информации (в радиосвязи, радиовещании, телевидении, радиолокации, радионавигации и др.).

Впервые связь с применением электромагнитных волн (бес проволочный телеграф) продемонстрировал 7 мая 1895 г. Алек сандр Степанович Попов — преподаватель физики одного из во енно-морских училищ.

В большой физической аудитории, в которой собралось мно жество профессоров и студентов, была установлена приемная ап паратура, а в соседнем здании находился передатчик. Никаких проводов между ними не было. Когда включили передатчик, рас пространяемые им электромагнитные волны проникли сквозь сте ны обоих зданий и были восприняты приемником. В присутствии многочисленных зрителей с помощью точек и тире азбуки Морзе была передана первая в мире радиограмма.

Радиотехника развивалась очень быстро. Уже через два года начались первые опыты по использованию радиосвязи между ко раблями, находящимися в море. В 1899 г. при помощи радиосвязи удалось спасти финских рыбаков. Разыгравшийся на Балтике шторм оторвал от берега и унес в открытое море льдину с находя щимися на ней финскими рыбаками. На помощь рыбакам был послан ледокол «Ермак». Координация работ по спасению людей производилась по радио с передатчика, установленного на одном из островов в Финском заливе. Благодаря этому все спасательные работы были успешно завершены, а люди благополучно доставле ны на берег.

Наряду с радиосвязью стало быстро развиваться и радиовеща ние. Для России, большинство населения которой было негра мотным, радио стало эффективным средством распространения культуры. Принципы радиосвязи нашли широкое применение в таких областях, как радионавигация, радиолокация, телевиде ние.

Радионавигация дает возможность кораблям и самолетам в ту мане или в ночное время находить правильный курс, позволяет самолетам определять фактическую высоту над землей или совер шать посадку вслепую.

Радиолокация основана на отражении радиоволн от различ ных объектов, точнее на рассеивании радиоволн этими объекта ми. Радиолокация является мощным средством военной техники.

Благодаря рассеиванию радиоволн создается мощное средство об наружения вражеских самолетов и кораблей и определения их рас положения.

Радиотехника неразрывно связана с использованием электрон ных приборов. Первые усилители радиосигналов создавались на базе электровакуумных приборов. Развитие радиоэлектронная про мышленность получила в годы Второй мировой войны. Разнооб разная РЭА должна была устанавливаться на каждый боевой са молет, каждый танк;

ею оснащались все армейские подразделе ния и т. д.

После Второй мировой войны стало широко распространяться телевидение. Передача изображения на любые расстояния — дав няя мечта человечества, веками воплощавшаяся лишь в сказках.

Исследования в области электрической передачи изображений на расстояние начались еще в 1897 г. Основу первых телевизионных систем составляли сложные механические устройства для разло жения изображения (развертки) на элементы и селеновое фото сопротивление, служащее светоэлектрическим преобразователем.

Но ни одна из этих систем механического телевидения не была реализована. Зарождение и развитие электронного телевидения связано с именем русского ученого Бориса Львовича Розинга.

В 1907 г. проф. Петербургского технологического института Б. Л. Розинг подал патентную заявку на изобретение «Способ элек трической передачи изображений», ставшее открытием эпохи, и получил первый в мире патент на электронный телевизор. Впер вые им была применена специальная электронно-лучевая трубка.

Это стало началом принципиально нового направления развития телевизионных систем — перехода от оптико-механических уст ройств к электронным.

В середине 1920-х гг. телевидение сделало «первые шаги» — были проведены опыты по передаче движущихся изображений по радио при помощи оптико-механических систем. Через несколь ко лет в США, Великобритании, России уже велись телевизион ные передачи с применением этих систем. Некоторое время теле видение развивалось как механическое.

В 1931 г. почти одновременно два инженера, живших в разных частях света, Семен Исидорович Катаев в России и Владимир Кузьмич Зворыкин в США, подали патентные заявки на переда ющую телевизионную трубку — иконоскоп. Оба изобретателя иконоскопа подружились, оба с благодарностью вспоминали сво его учителя и предшественника Б. Л. Розинга. В.К. Зворыкин ро дился в 1889 г. в г. Муроме. В 1912 г. он закончил электротехни ческий факультет Петербургского технического института, ста жировался в Париже, а затем работал в русском обществе беспро волочных телеграфов и телефонов.

В 1917 г. В. К. Зворыкин вместе с Александром Николаевичем Лодыгиным (изобретателем лампочки накаливания) едет в США, занимается экспериментальной работой по дальновидению. В 1929 г.

В. К. Зворыкин создает приемно-телевизионную трубку с элект ростатической фокусировкой — предшественницу современных кинескопов (именно В.К. Зворыкин предложил употреблять это слово для вновь создаваемых приемно-телевизионных трубок).

Летом 1959 г. в московском парке «Сокольники» была развер нута американская национальная выставка, в одном из разделов которой показывалась установка американского цветного телеви дения. По-русски на любые вопросы мог ответить невысокий се дой американец В. К. Зворыкин. По просьбе ученых из Ленингра да он выступил с докладом о применении электроники в медици не. В. К. Зворыкину принадлежит более 100 патентов и более фундаментальных публикаций.

В 1935 г. в Ленинграде открывается Всесоюзный научно-ис следовательский институт телевидения. В нем работает С. И. Ка таев — русский изобретатель иконоскопа. В 1936 г. С. И. Катаев едет в США для обмена опытом, где неоднократно встречается с В. К. Зворыкиным. В 1940 г. издаются два труда: в России — «Ос новы телевидения» под редакцией С. И. Катаева;

в США — «Теле видение» В. К. Зворыкина и Дж. Мортона.

Принципы замедленного (малокадрового) телевидения, разра ботанные С. И. Катаевым в 1934 г., нашли применение в последу ющие десятилетия, в частности в системах дальней передачи те левизионного вещания (ТВ) с бортов космических кораблей и автоматических станций.

В 1944 г. С. И. Катаев с группой специалистов предлагает впер вые в мире стандарт телевизионного вещания на 625 строк, при нятый впоследствии во многих странах. В 1949 г. он предлагает использовать для телевизионного вещания Луну в качестве пас сивного ретранслятора, а в 1957 г. С. И. Катаев одним из первых предлагает использовать для передач ТВ на большие расстояния искусственные спутники Земли. Система уплотнения видео- и зву ковых сигналов, разработанная С. И. Катаевым, используется по настоящее время.

7 октября 1959 г. с помощью фототелевизионной аппаратуры, установленной на космической станции «Луна-3», впервые было произведено фотографирование и осуществлена передача на Зем лю изображения обратной стороны Луны.

Космическое телевидение решает следующие основные зада чи:

1) передача изображения с космических кораблей и спутников для получения информации о поведении экипажа и аппаратуры;

2) наблюдение с космических объектов за различными участ ками земной поверхности с целью научных исследований;

3) получение изображений поверхности Луны, Марса, Венеры и других планет;

4) передача изображений поверхности планет в процессе по садки и после посадки корабля;

5) использование спутников для ретрансляции телевизионных программ на большие расстояния и обслуживания телевизион ным вещанием больших территорий.

В дальнейшем телевидение использовалось для наблюдения за жизнедеятельностью космонавтов, находящихся как внутри, так и снаружи корабля;

передачи на Землю телевизионных изображе ний поверхностей Луны, Марса и Венеры;

наблюдения Земли с искусственных спутников.

Позволяя мгновенно получать визуальную информацию, теле видение помогает оперативно управлять производственными про цессами. На транспорте телевидение дает возможность наблюдать за состоянием и движением составов на станционных путях, сор тировочных горках, за положением судов при их шлюзовании или подходах к причалам.

Совмещение телевизионной камеры с микроскопом позволяет большой группе лиц одновременно рассматривать всевозможные микрообъекты. Широко применяются цветные телевизионные ус тановки для наблюдения за хирургическими операциями и обуче ния большой аудитории студентов-медиков.

Непрерывно расширяется применение телевидения под водой, где оно используется для всевозможных научных исследований, изучения жизни моря, обнаружения косяков рыбы, поиска зато нувших судов, обследования подводных частей кораблей, плотин и других подводных сооружений.

Следующий мощный импульс развитию радиоэлектронной промышленности дало появление электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Технология производства ЭВМ в основном такая же, как технология производства любой другой РЭА. Основное отличие заключается в объеме и сложности аппаратуры, а следо вательно, в требованиях к надежности. Если, например, телеви зионный приемник, содержащий 25 … 30 электронных ламп, в свое время считался очень сложным, то в ЭВМ того же периода време ни количество активных элементов обычно составляло 12 … 15 тыс., а в современных ЭВМ их насчитывается несколько сотен тысяч, а нередко и более миллиона.

Ни одно техническое устройство, созданное человеком, не раз вивалось так стремительно, как ЭВМ. Вслед за ними также стре мительно развивались радиоэлектроника и приборостроение.

Использование свойств полупроводниковых материалов и со здание на их базе полупроводниковых приборов произвели пере ворот в радиоэлектронной промышленности. РЭА на полупро водниковых приборах значительно экономичнее и надежнее, чем на электровакуумных приборах. Кроме того, значительно умень шились масса и габаритные размеры РЭА;

вместо проводного мон тажа преобладающим стал монтаж на печатных платах.

Каждый этап развития радиоэлектроники определялся элемент ной базой и технологией, т. е. совокупностью элементов, из кото рых строилась аппаратура, и методами их изготовления. Поэтому уместно говорить о поколениях ЭВМ и радиоаппаратуры, сме нявших друг друга в ходе общего технического развития. Одним из наиболее перспективных направлений электроники является микроэлектроника.

Микроэлектроника — это раздел электроники, связанный с со зданием электронных функциональных узлов, блоков и отдель ных устройств в микроминиатюрном исполнении на основе пе чатного монтажа и применения интегральных микросхем.

В настоящее время сложнейшие радиоэлектронные устройства могут создаваться на основе нескольких микросхем. Достижения микроэлектроники позволяют не только уменьшить размеры РЭА, но и обеспечить увеличение надежности и долговечности, сниже ние стоимости и упрощение технологии изготовления аппарату ры.

РЭА широко применяется практически во всех отраслях эко номики. Электроника — основа РЭА — постоянно совершенству ющаяся отрасль техники.

В конструкции любого радиоэлектронного устройства или при бора широко используются элементы микроэлектроники и дру гие новые элементы и материалы. Для сборки и монтажа такой аппаратуры необходимы знания основ электроники, а для того чтобы разобраться в назначении и методах построения конкрет ной РЭА, потребуются знания основных принципов радиосвязи, телевидения, радиолокации.

Радиотехнические методы и устройства широко применяются в автоматике, физике, химии, биологии, медицине и вычисли тельной технике.

ГЛАВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ После изучения этой главы учащиеся должны знать:

• роль измерений в производстве радиоэлектронной аппарату ры;

• основные виды погрешностей и способы их оценки;

• методику расчета относительной погрешности измерения при производстве измерений;

• способы уменьшения и исключения отдельных видов погрешно стей;

• условные обозначения, наносимые на шкалы электроизмери тельных приборов;

• классификацию электроизмерительных приборов по принципу действия, роду измеряемой величины, классу точности, степени за щищенности от внешних магнитных и электрических полей;

• назначение основных деталей электроизмерительных прибо ров;

• принципы работы приборов магнитоэлектрической, электромаг нитной, динамической и ферродинамической систем;

• основные методы измерения тока, напряжения, сопротивления;

• основные методы расширения пределов измерения тока и на пряжения;

• принцип действия приборов термоэлектрической системы;

• принцип действия приборов выпрямительной системы, а также должны уметь выбирать прибор при производстве измерений.

1.1. Общие сведения об измерениях Развитие науки и техники тесно связано с прогрессом в облас ти измерений. В физике, механике и других науках именно изме рения позволили точно устанавливать зависимости, выражающие объективные законы природы, поэтому они и называются точны ми науками.

Измерения являются одним из основных способов познания природы, ее явлений и законов. Каждому новому открытию в об ласти естественных и технических наук предшествует большое количество различных измерений. Так, немецкий физик Г. Ом в 1826 г. установил основной закон электрической цепи (закон Ома) путем ряда точных экспериментов, а в 1827 г. дал ему теоретиче ское обоснование.

Проблема повышения качества продукции и эффективности производства решается путем автоматизации технологических процессов, и ее решение зависит от достоверности и своевре менности получения измерительной информации о ходе техно логического процесса. Качество многих технологических про цессов зависит от состояния РЭА, обслуживающей эти процессы и удовлетворяющей определенным техническим требованиям.

Проверка выполнения указанных требований производится при помощи электроизмерительных приборов. Эта проверка осуще ствляется на всех стадиях создания, монтажа и последующей эк сплуатации РЭА.

Первоначально под электрическими измерениями понимались методы и средства измерений параметров, связанных с производ ством, передачей и использованием электрической энергии. Позд нее электрические измерения стали применяться в целях получе ния измерительной информации о протекании различных регу лируемых или управляемых технологических процессов. В насто ящее время электрические методы измерений могут применяться для изучения практически любых физических величин или про цессов.

Первый в мире электроизмерительный прибор — указатель элек трической силы — был создан в 1745 г. акад. Г. В. Рихманом, со ратником М. В. Ломоносова. Это был электрометр — прибор для измерения разности потенциалов, который предназначался для изучения атмосферного электричества. Однако только со второй половины XIX в. в связи с созданием и практическим примене нием генераторов электрической энергии начали разрабатываться различные электроизмерительные приборы, отсутствие которых сдерживало развитие электротехники.

Много сделал для развития электроизмерительной техники во второй половине XIX — начале XX в. выдающийся русский элект ротехник М. О. Доливо-Добровольский. Им разработаны приборы электромагнитной системы (амперметр и вольтметр), разработа ны рекомендации по конструированию приборов электродина мической и ферродинамической систем.

Важную роль в развитии электроизмерительной техники сыг рали труды акад. Б. С. Якоби, разработавшего приборы для изме рения электрической цепи. До 1880 г. использовалось 15 различ ных единиц измерения электрического сопротивления, восемь еди ниц измерения электродвижущей силы (ЭДС), пять единиц изме рения электрического тока. Это сильно затрудняло сопоставление результатов расчетов и измерений, выполненных различными ис следователями. Остро ощущалась необходимость введения еди ной системы электрических измерений. Первые шаги в этом на правлении были сделаны Б. С. Якоби, а в 1881 г. была принята первая система единиц по электричеству.

В 1918 г. в Санкт-Петербурге было организовано специальное отделение для проверки электроизмерительных приборов.

Прогресс в развитии средств электроизмерительной техники в последние годы был обеспечен в результате дальнейшего разви тия теории измерений и разработки на ее основе новых методов измерения, широкого применения в конструкциях средств изме рений последних достижений микроэлектроники, автоматики, вычислительной техники, а также успешного решения ряда тех нологических задач.

Большое значение в развитии электроизмерительной техники имели разработки цифровых измерительных приборов, обладаю щих высокой точностью, быстродействием, помехоустойчивостью, а также возможностью автоматизации процесса измерений.

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обес печения их единства, способах достижения требуемой точности.

Метрология тесно связана со стандартизацией, устанавливающей единые требования к измерениям.

Единством измерений называется такое положение в области измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью. Един ство измерений достигается единством эталонов и мер, испыта ний и поверки метрологических характеристик измерительных приборов, методов измерений, форм представления результатов измерений.

Физические законы, отражающие закономерные связи между явлениями природы, выражены в математических формулах с по мощью физических величин. Физические величины характеризу ют свойства различных объектов. Количественная оценка этих свойств осуществляется путем измерения физических величин.

Измерением называется нахождение физических величин опыт ным путем с помощью специальных технических средств. Про цесс измерения представляет собой физический эксперимент срав нения данной физической величины с некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения.

Основное уравнение измерения можно выразить формулой А = X / Y, где А — результат измерения;

X — измеряемая величина;

Y — единица измерения.

Средствами измерений называются технические средства, ис пользуемые при электрических измерениях и имеющие нормиро ванные погрешности. Различают следующие виды средств элект рических измерений: меры, электроизмерительные приборы, до полнительные и вспомогательные приспособления.

Мерой называется средство измерения, воспроизводящее с высокой точностью физическую величину данного значения. На бор мер представляет собой специально подобранный комплект мер для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера (например, магазины сопротивлений, емкостей и др.).

Электроизмерительным прибором называется устройство, по средством которого осуществляется сравнение измеряемой вели чины Х с единицей измерения Y и вырабатывается сигнал изме рительной информации в форме, доступной для непосредствен ного восприятия наблюдателем (например, амперметр, вольтметр, ваттметр, фазометр и др.).

Дополнительные и вспомогательные приспособления, создаю щие условия для выполнения измерений или облегчающие на блюдения, относятся к измерительным приспособлениям. К та ким измерительным приспособлениям относятся преобразовате ли неэлектрических величин в электрические (усилители, транс форматоры, делители напряжения) и преобразователи неэлектри ческих величин в электрические (термоэлектрические термомет ры, терморезисторы, индуктивные преобразователи и др.).

Меры, измерительные приборы и измерительные приспособ ления составляют измерительную аппаратуру, или средства из мерений.

1.2. Виды погрешностей и способы их оценки Всякое измерение, как бы тщательно оно ни было произведе но, неизбежно сопровождается погрешностями, которые искажа ют результат измерения. В зависимости от причины, характера и природы погрешностей их можно подразделить на два основных вида:

• систематические погрешности;

• случайные погрешности.

Систематическими погрешностями называются погрешнос ти, природа и характер которых известны. Они постоянны или изменяются по определенному закону и связаны как с принци пом действия и конструкцией прибора, так и с внешними услови ями, в которых находится прибор.

Примером систематической погрешности является погрешность градуировки прибора, т. е. ошибки в положении делений, нане сенных на шкалу прибора. Появление систематических погреш ностей вызывает также влияние внешних факторов, например ко лебания температуры, напряжения питания.

Систематические погрешности наиболее опасны тогда, когда об их существовании не подозревают. Поэтому, прежде чем при ступить к процессу измерения, необходимо предусмотреть все возможные источники систематических погрешностей и принять меры к их исключению или определению путем введения соот ветствующей поправки в результат измерения.

Случайными погрешностями называются погрешности, изме няющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины при одних и тех же условиях одной и той же измерительной аппаратурой.

Примером случайной погрешности может служить трение в опорах измерительных приборов.

Случайные погрешности учитывают с помощью математиче ских приемов, разработанных в теории вероятности и методах мате матической статистики.

К случайным погрешностям относятся и чрезмерно большие погрешности — промахи, которые явно искажают результат изме рения. Измерения, содержащие промахи, должны быть отброше ны. Все они, как правило, связаны с неправильными действиями наблюдателя.

Устранение погрешностей и стремление к их уменьшению явля ется одной из важнейших задач в области техники измерений. В каче стве общего приема устранения систематической погрешности используют введение поправки к результату измерения.

Поправкой к показанию прибора называется погрешность, взя тая с обратным знаком, т. е. разность между действительным зна чением измеряемой величины и показанием прибора. Этот спо соб основан на знании значения и закономерности изменения систематической погрешности.

После устранения систематической погрешности результат из мерения будет содержать только неустранимые случайные погреш ности. Чтобы случайная погрешность не оказала существенного влияния на результат измерения, выбирают измерительный при бор с погрешностью измерения в три раза меньше заданной. Это следует из специальной математической теории распределения случайных погрешностей.

Результат всякого измерения является функцией двух независи мых величин, одной из которых является действительное значение измеряемой величины, а другой — погрешность ее измерения:

А = Q + X, где А — результат измерения;

Q — действительное значение из меряемой величины;

X — абсолютная погрешность.

За действительное значение измеряемой величины принимают такое значение, которое получено измерением с максимальной практически достижимой точностью.

Абсолютной погрешностью измерения называется разность между показанием прибора А и действительным значением изме ряемой величины Q:

X = А Q.

Но абсолютная погрешность недостаточно характеризует точ ность и качество измерений. Наиболее полное представление о качестве измерений дает относительная погрешность.

Относительной погрешностью измерения называется отно шение абсолютной погрешности к действительному значению из меряемой величины:

= X / Q.

Действительно, если одним и тем же вольтметром, имеющим абсо лютную погрешность ±1 В, измерить два напряжения (100 и 1 000 В), то в обоих случаях абсолютная погрешность X = ±1 В, а относи тельная погрешность соответственно:

1 = 1 : 100 = 0,01;

2 = 1 : 1 000 = 0,001.

Относительную погрешность измерения удобнее определять в процентах:

= X / Q · 100;

1 = 0,01 · 100 = 1 %;

2 = 0,001 · 100 = 0,1 %.

Относительная погрешность лучше характеризует качество из мерений.

1.3. Классификация электроизмерительных приборов Технические средства, применяемые для экспериментальной части измерений и имеющие нормированные метрологические характеристики, называются средствами измерений. К средствам измерений относятся меры, измерительные приборы, преобразо ватели, измерительные установки и системы. Меры и измеритель ные приборы подразделяются на образцовые и рабочие.

Образцовыми мерами и образцовыми измерительными при борами называются меры и измерительные приборы, предназна ченные для воспроизведения и хранения единиц измерения, а также для поверки и градуировки мер и измерительных приборов.

Эталонами называются образцовые меры и образцовые изме рительные приборы, служащие для воспроизведения и хранения единиц измерений с метрологической точностью. Под метроло гической точностью подразумевается наивысшая достижимая при данном уровне измерительной техники точность измерения.

Электроизмерительные приборы, применяемые в электроиз мерительной практике, очень разнообразны как по конструктив ному исполнению, так и по принципу их действия. Разнообразны и методы измерений как электрических, так и неэлектрических величин.

Электроизмерительные приборы (ЭИП) подразделяются на две основные группы:

• приборы непосредственной оценки, показывающие значение измеряемой величины;

• приборы сравнения, в которых измеряемая величина сравни вается с соответствующей мерой.

Все приборы, в которых электрическая энергия преобразуется сначала в какой-либо другой вид энергии, а затем снова в элект рическую, называются приборами с преобразователями.

Приборы непосредственной оценки, показания которых явля ются непрерывной функцией изменения измеряемой величины, называются аналоговыми измерительными приборами.

Аналоговые ЭИП классифицируются по роду измеряемой вели чины, принципу действия, роду тока, степени точности, положению.

В зависимости от рода измеряемой величины аналоговые ЭИП применяются:

• для измерения тока (амперметры, миллиамперметры, микро амперметры, гальванометры);

• измерения напряжения (вольтметры, киловольтметры, мил ливольтметры);

• измерения мощности (ваттметры, киловаттметры);

• измерения сопротивления (омметры, мегомметры);

• измерения энергии (счетчик ватт-часов, счетчик киловатт-ча сов, счетчик гектоватт-часов).

По принципу действия аналоговые ЭИП подразделяются:

• на магнитоэлектрические;

• электромагнитные;

• электродинамические.

По роду тока аналоговые ЭИП подразделяются:

• на приборы постоянного тока, пригодные для измерений толь ко в цепях постоянного тока;

• приборы переменного тока, пригодные для измерений только в цепях переменного тока;

• приборы постоянного и переменного тока, пригодные для измерений в цепях как постоянного, так и переменного тока.

По степени точности аналоговые ЭИП подразделяются на девять классов: 0,02;

0,05;

0,1;

0,2;

0,5;

1,0;

1,5;

2,5;

4,0.

Класс точности и основная погрешность прибора Класс точности......... 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,5 4, Основная погреш ±0,1 ±0,2 ±0,5 ±1,0 ±1,5 ±2,5 ±4, ность, %......... 0,02 0, По положению аналоговые ЭИП подразделяются:

• на вертикальные;

• горизонтальные;

• наклонные (например, под углом 60°).

Кроме того, ЭИП могут классифицироваться и по другим при знакам, например по способу получения отсчета, способу защиты от внешних магнитных полей (экранированные, неэкранирован ные) и др.

1.4. Основные детали электроизмерительных приборов Отсчетные устройства. Отсчетное устройство прибора обяза тельно имеет шкалу, нанесенную на циферблат прибора. На шка лу наносятся отметки в виде короткой вертикальной черточки, соответствующей определенному значению измеряемой величи ны. Интервал между соседними отметками шкалы называется де лением шкалы. Отметки шкалы, у которых проставлены числа, называются числовыми отметками шкалы. Примеры шкал стре лочных приборов показаны на рис. 1.1.

Шкалы могут быть равномерными, у которых интервалы меж ду делениями имеют постоянное значение (рис. 1.1, а), и нерав номерными, у которых интервалы между делениями имеют непо стоянное значение (рис. 1.1, б ).

Наименьшее значение измеряемой величины, указанное на шкале, называется начальным значением шкалы xн. На рис. 1.1, а xн = 0. Наибольшее значение измеряемой величины, указанное на шкале, называется конечным значением шкалы xк. На рис. 1. xк = 5.

Диапазоном показаний называется область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы. На рис. 1.1 диапазон показаний равен 0 … 5.

Область значений измеряемой величины, для которой норми рованы допускаемые погрешности средства измерений, называет ся диапазоном измерений. Обычно при равномерной шкале диа пазон измерений и диапазон показаний совпадают. Однако при неравномерной шкале диапазон показаний не совпадает с диапа Рис. 1.1. Шкалы стрелочных приборов:

а — равномерная шкала;

б — неравномерная шкала

 














 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.