Определить относительную погрешность измерения напряжения 100в вольтметром. Погрешности измерения сопротивлений
1.1. Вольтметр класса точности 1,0 с пределом измерения 300 В, имеющий максимальное число делений 150, поверен на отметках 30, 60, 100, 120 и 150 делений, при этом абсолютная погрешность в этих точках составила 1,8; 0,7; 2,5; 1,2 и 0,8 В. Определить, соответствует ли прибор указанному классу точности, и относительные погрешности на каждой отметке.
Решение . Вольтметр класса точности 1 ,0 с пределом измерения 300 В имеет наибольшую абсолютную погрешность 3 В. Так как значение абсолютной погрешности на всех поверяемых отметках менее 3 В, то прибор соответствует классу точности 1,0.
Относительные погрешности:
1.2. Необходимо измерить ток потребителя в пределах 20 - 25 А. Имеется микроамперметр с пределом измерения 200 мкА, внутренним сопротивлением 300 Ом и максимальным числом делений 100. Определить сопротивление шунта для расширения предела измерения до 30 А и определить относительную погрешность измерения на отметке 85 делений, если класс точности прибора 1,0.
Решение
. Необходимо вначале определить коэффициент шунтирования: 
. Тогда 
. Определим показание амперметра, соответствующее 85 делениям, для чего цену деления 0,3 А/дел умножим на число делений 85, тогда прибор покажет I = 25,5 А. Относительная погрешность в этой точке DI max = 0,3А.
1.3. В сеть переменного тока через трансформатор тока 100 / 2,5 А и трансформатор напряжения 600 / 150 В включены амперметр, вольтметр и ваттметр, которые показали соответственно 100, 120 и 88 делений. Пределы измерения приборов следующие: амперметр – 3 А, вольтметр – 150 В, ваттметр – по току 2,5 А, по напряжению 150 В. Все приборы класса точности 0,5 имеют максимальное число делений 150. Определить полную потребляемую сетью мощность, ее полное сопротивление и коэффициент мощности; наибольшую абсолютную и относительную погрешность измерения полного сопротивления, учитывая класс точности приборов.
Решение . Определяем цену деления каждого прибора как отношение предела измерения к максимальному числу делений. Для амперметра цена деления 0,02 А/дел, для вольтметра – 1 В/дел, для ваттметра – 2,5 Вт/дел.
Тогда показания приборов: I = 0,02 × 100 = 2A; U = 1 × 120 = 120 B; P = 2,5 × 88 = 220 Вт.
Коэффициенты трансформации К I = I 1ном / I 2ном = 100 / 2,5 = 40; К U = U 1ном / U 2ном = 600 / 150 = 4.
Тогда ток, напряжение и активная мощность сети:
Полную мощность, потребляемую сетью, определяем через ток и напряжение:
Коэффициент мощности
.
Полное сопротивление сети
Ом.
Наибольшее значение полного сопротивления
Ом,
откуда абсолютная погрешность
Относительная погрешность измерения
%.
1.4. Методом амперметра и вольтметра измеряется сопротивление по схеме рис. 8.2,а . Показания амперметра и вольтметра были следующие: U = 4,8В, I = 0,15А. Приборы имеют класс точности 1,0 и пределы измерения I пр = 250 мА, U пр = 7,5 В. Определить измеряемое сопротивление, наибольшую абсолютную и относительную погрешности измерения.
Решение
. Измеряемое сопротивление 
Ом. Наибольшая абсолютная погрешность вольтметра и амперметра соответственно с указанными пределами и классом точности 1,0 В; А. Наибольшее значение измеряемого сопротивления с учетом класса точности применяемых приборов Ом. Тогда относительная погрешность измерения %.
1.5. Паспортные данные счетчика электрической энергии: 220 В, 10 А, 1 кВт×ч – 640 оборотов диска. Определить относительную погрешность счетчика и поправочный коэффициент, если он был проверен при номинальных значениях тока и напряжения и за 10 мин. сделал 236 оборотов.
Решение . Определяем номинальную и действительную постоянные счетчика:
Вт×с/об.
Поправочный коэффициент счетчика 
.
Относительная погрешность счетчика %.
1.6. Вторичная обмотка трансформатора тока ТКЛ-3 рассчитана на включение амперметра с пределом измерения 5 А. Класс точности приборов 0,5. Определить номинальный ток в первичной цепи и в амперметре, погрешности измерения приборов, если коэффициент трансформации К I = 60, а ток первичной цепи I 1 = 225 А.
1.7. Вольтметр на 100 В со шкалой, на 100 делений, подсоединен ко вторичной обмотке трансформатора напряжения НОСК-6-66 (U 1 = 6000 В). Определить напряжение сети, если стрелка вольтметра остановилась на 95-м делении. Определить погрешности при измерении приборами первого класса точности.
Решение
. По данным трансформатора напряжения определяем коэффициент трансформации: 
. Напряжение в первичной цепи при показании прибора . Относительная погрешность измерения напряжения вольтметра 
. Общая относительная погрешность .
1.8. Амперметр на 5 А, вольтметр на 100 В и ваттметр на 5 А и 100 В (со шкалой на 500 делений) включены через измерительный трансформатор тока ТШЛ-20 10000/5 и трансформатор напряжения НТМИ-10000/100 для измерения тока, напряжения и мощности. Определить ток, напряжение, активную мощность и коэффициент мощности первичной цепи, если во вторичной цепи измерительных трансформаторов тока I 2 = 3 А, напряжение U 2 = 99,7 В, а показания ваттметра - 245 делений.
Решение
. Номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока 
. Номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения 
. Ток в первичной обмотке трансформатора . Напряжение цепи . Активная мощность цепи . Коэффициент мощности цепи 
.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ
Закон Ома для однородного участка цепи.
Если на концах однородного участка цепи существует разность потенциалов Dj=j 2 -j 1 , то в данной цепи возникает электрический ток. Сила тока I , текущего через данный участок, пропорциональна разности потенциалов Dj на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению R этого участка цепи (или этого проводника)
Величина U = I×R называется падением напряжения на проводнике и численно равна количеству тепла, выделяющегося в проводнике при прохождении через него единичного электрического заряда.
Для однородного участка (т.е. не содержащего э.д.с.) разность потенциалов на концах участка численно равна падению напряжения на этом участке, т.е. Dj= U.
Если обычный аналоговый вольтметр (отклонение стрелки которого обусловлено током, проходящим в рамке или катушке) присоединить к точкам 1 и 2 участка цепи, то он покажет разность потенциалов Dj между этими точками. Разность потенциалов в этом случае будет равна падению напряжения U на вольтметре, т.е.
где R v - сопротивление вольтметра,
I v - ток, протекающий через вольтметр.
Сопротивление проводников.
Если участок цепи представляет собой проводник длиной l постоянного сечения S , однородного химического состава, то сопротивление R этого проводника определяется по формуле:
где r- удельное сопротивление материала.
Удельное сопротивление численно равно сопротивление однородного проводника единичной длины и единичного сечения. Оно зависит от химического состава материала проводника, его температуры, и измеряется в системе СИ в Ом×м. На практике часто пользуются внесистемной единицей - Ом×мм 2 /м
При комнатной температуре наименьшее удельное сопротивление имеют проводники из химически чистых металлов. Удельное сопротивление сплавов имеет большую величину, что позволяет применять их для изготовления резисторов с большим сопротивлением (реостаты, нагревательные элементы, шунты и добавочные сопротивления). В табл. 1 даны значения удельного сопротивления некоторых материалов.
Таблица 1.
Методы измерения сопротивления.
Одним из методов измерения сопротивления проводника является метод "амперметра-вольтметра", состоящим в практическом использовании закона Ома для однородного участка цепи. Из формул (1) и (2) следует
т.е. измеряя разность потенциалов U на концах проводника и величину тока I , протекающего через него , можно определить сопротивление R проводника.
Другим методом измерения сопротивлений является метод мостовых схем, который рассматривается в другой лабораторной работе. В мостовых схемах не требуется измерять токи и напряжения, поэтому они дают более точные результаты.
Погрешности измерения сопротивлений.
При измерениях возникают погрешности, имеющие различную природу. Погрешность метода (или теоретическая погрешность) связана с несовершенством метода, с упрощениями, принятыми в уравнениях для измерений. Погрешность метода проявляется, прежде всего, как систематическая, для компенсации которой возможно введение поправок. При измерении сопротивления методом "амперметра-вольтметра" возникает погрешность, определяемая способом подключения амперметра и вольтметра к исследуемому участку цепи.
Для измерения сопротивления R вольтметр и амперметр могут быть включены в цепь по одной из схем, изображенных на рис.1
В схеме 1 а (технический метод с точным измерением тока) вольтметр измеряет разность потенциалов U =j -j на последовательно соединенных проводнике сопротивлением R и амперметре PA сопротивлением R A . Поэтому разность потенциалов, измеренная вольтметром между точками 1 и 2 , будет равна сумме падений напряжения на сопротивлении R проводника и сопротивлении R A амперметра:
(5)
 |
а б
Расчет по формуле (4) будет содержать систематическую погрешность, обусловленную особенностями метода (упрощениями, принятыми при таком расчете).
где через U обозначена разность потенциалов на участке 1-2 .
Следовательно, разница DR между результатами измерения сопротивления R Э по формуле (4) и истинным R и является той методической ошибкой, которая возникает при данном способе включения измерительных приборов.
(7)
(8)
Т.е. точность измерения сопротивления будет тем больше, чем меньше сопротивление R A амперметра по сравнению с сопротивлением R проводника. (Идеальным будет амперметр с бесконечно малым собственным сопротивлением).
В схеме 1б (технический метод с точным измерением напряжения) амперметром измеряется суммарный ток I , текущий через сопротивление R и вольтметр PV , имеющий собственное сопротивление R v . Разность потенциалов в этом случае одинакова как для проводника, так и для вольтметра.
Тогда по закону Ома (1):
где I R и I V - токи, текущие соответственно через проводник и вольтметр PV , U - разность потенциалов, измеренная вольтметром.
Так как измеряемый ток равен I = I R + I V то, учитывая (9), получим
Если не учитывать тока IV , текущего через сопротивление RV вольтметра, то величину сопротивления R Э проводника также можно найти по упрощенной формуле (4).
Величина истинного сопротивления R проводника будет равна
(10)
(10’)
Следовательно, в этом способе измерения также возникает погрешность метода
Относительная погрешность этого метода равна:
(11)
т.е. точность измерения сопротивления будет тем больше, чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением R проводника Идеальным будет вольтметр с бесконечно большим собственным сопротивлением. Высокоомными являются электронные аналоговые и цифровые вольтметры, вносящие малую погрешность.
Погрешности метода возникают при использовании формулы (4). Они могут быть скорректированы, если известны сопротивления амперметра R A или вольтметра R V . Формулы (6) и (10) дают уже исправленный результат измерений, свободный от погрешности этого типа.
Другим источником погрешности являются инструментальные погрешности, обусловленные конструкцией прибора. Инструментальные погрешности содержат как систематическую, так и случайную составляющую. При каждом отдельном измерении сопротивления R мы производим измерения тока I и разности потенциалов U с погрешностью, определяемой классом точности измерительного прибора
где g A - класс точности амперметра, имеющего предельный ток I m ,
g V - класс точности вольтметра с пределом U m .
Погрешность определения сопротивления, обусловленная погрешностями приборов определяется по правилам переноса погрешностей косвенных измерений
(12)
(12’)
(13)
(13’)
Из формул (13)-(13") видно, что приборную погрешность можно уменьшить, применяя амперметр и вольтметр высокого класса точности, а также выбирать токи и напряжения такой величины, чтобы стрелки приборов при снятии показаний находились во второй половине шкалы (возможно ближе к пределу измерений).
Случайные погрешности возникают при сочетании не воспроизводимых от измерения к измерению факторов: нестабильности источника тока, погрешности оператора, случайной составляющей приборной погрешности и т.д. Для определения случайной погрешности проводят серию многократных измерений R i при разных токах и напряжениях. Статистическая погрешность DR СТ определяется в соответствии с правилами обработки многократных измерений.
Полная погрешность определяется композицией приборной DR ПР и статистической DR СТ погрешностей
(14)
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Прибор FRM-01 представлен на рис.2. К основанию (1) прикреплена колонна (2) с нанесенной миллиметровой шкалой (3). На колонне укреплены два неподвижных кронштейна (4) и один подвижный кронштейн (5), который может передвигаться вдоль колонны и фиксироваться в любом положении. Между верхним и нижним кронштейном натянут нихромовый провод (6).
 |
Рис. 2
Через контактный зажим на подвижном кронштейне обеспечивается хорошее гальваническое соединение с проводом. На подвижном кронштейне нанесена черта, которая облегчает определение по шкале длины отрезка измеряемого нихромового провода. Нижний, верхний и центральный подвижный контакты нихромового провода подведены при помощи проводов низкого сопротивления к измерительной части прибора (7), которая помещена в центральном корпусе.
На лицевой панели корпуса расположены амперметр PA , вольтметр PV , клавиша W1 для включения установки в сеть напряжением 220 В, переключатели W2 и W3 , ручка реостата R1 регулировки тока. Отжатая клавиша переключателя W3 позволяет использовать нихромовый провод в мостовых схемах измерения сопротивления. Нажатая клавиша W3 позволяет произвести измерение активного сопротивления провода с использованием амперметра и вольтметра.
Если клавиша W2 отжата, то измерение происходит по схеме рис.1а - технический метод с точным измерением тока, если нажата- по схеме рис.1б - технический метод с точным измерением напряжения.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Заготовьте таблицу результатов измерений.
Таблица 2
3. Включите установку и произведите пять измерений сопротивления при разных токах методом точного измерения тока
4. Заготовьте таблицу, аналогичную табл. 2. Произведите аналогичную серию измерений методом с точным измерением напряжения
5. Выключите установку.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
1. Вычислите неисправленное R Э i
и исправленное значения R i
сопротивления проводника по формулам (4), (6)
и (10),
а также их средние значения
2. Определите погрешности метода e m1 и e m2 по формулам (8) и (11) для каждого метода измерения.
3. Определите приборные погрешности DR ПР и e R для двух опытов по формулам (12)-(13") (для минимального и максимального тока), используя данные более точного метода.
4. Определите случайную погрешность DR СТ и e СТ (для более точного метода).
5. Определите полную абсолютную и относительную погрешности измерения сопротивления DR и e R по формулам (14) и (14").
6. Определите удельное сопротивление r нихромового провода по формуле (3).
7. Выведите формулу для определения погрешности по правилам оценки погрешностей косвенных измерений (через погрешности DR
, Dd
, и Dl
). Определите абсолютную и относительную Dr
погрешности для наиболее точного результата измерений
ВЫВОДЫ
1. Запишите результат измерения R и r в стандартной форме.
2. Какой метод измерения сопротивления точнее? Подтвердите это сравнением погрешностей обоих методов включения амперметра и вольтметра.
3. Какой вид погрешности (метода, приборная или статистическая) имеет наибольшее влияние на результат определения погрешности сопротивления в Ваших опытах?
4. Следует ли учитывать сопротивления амперметра и вольтметра в данных опытах?
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение разности потенциалов и падения напряжения на участке цепи. В каком случае они равны?
2. Каков физический смысл сопротивления проводника? От чего оно зависит?
3. В чем состоит метод измерения сопротивления с точным измерением тока? За счет чего возникает погрешность этого метода? Чему она равна, и как ее можно уменьшить?
4. В чем состоит метод измерения сопротивления с точным измерением напряжения? За счет чего возникает погрешность этого метода? Чему она равна, и как ее можно уменьшить?
5. Как определяются приборные и случайные погрешности измерения в данной работе?
ЛИТЕРАТУРА : ; ; .
Задача №1……………………………………………………………………3
Задача №2……………………………………………………………………6
Задание №3…………………………………………………………………..9
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………13
Задача № 1. Поверка технических приборов и основы метрологии
Технический амперметр магнитоэлектрической системы с номинальным током I ном =5A, числом номинальных делений а ном = 100 имеет оцифрованные деления от нуля до номинального значения, проставленные па каждой пятой части шкалы (стрелки обесточенных амперметров занимают нулевое положение). Абсолютная погрешность: +0,03, +0,06, -0,05, +0,04, -0,02.
Поверка технического амперметра осуществлялась образцовым амперметром той же системы.
1. Указать условия поверки технических приборов.
2. Определить поправки измерений.
3. Построить график поправок.
4. Определить относительную погрешность.
5. Определить приведенную погрешность.
6. Указать, к какому ближайшему стандартному классу точности относится данный прибор.
Если прибор не соответствует установленному классу точности, указать на это особо.
1. Поверка производится в помещении с нормальными для рабочих приборов условиями. Поверка амперметра производится путём сравнения показаний образцового амперметра. В амперметре с классом точности 1,0; 1,5; 2,5; 5,0 проверяют путём сличения их показаний, с показаниями образцов приборов класса 0,2 и 0,5.
2. Зная абсолютную погрешность для каждого оцифрованного деления шкалы (1; 2; 3; 4; 5). Определяем поправки измерений, учитывая, что поправкой называется абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком:
- θ 1 = -0,03
- θ 2 = -0,06
- θ 3 = +0,05
- θ 4 = -0,04
- θ 5 = +0,02
3. Для построения графика поправок проводим координатные оси: горизонтальную, на которой будет откладываться оцифрованные значения делений шкалы и вертикальную – для откладывания поправок – вверх положительных, вниз отрицательных.
4. Относительная погрешность вычисляется по формуле:
где X и − измеренное значение величины;
X д − действительное значение величины.
5. Исходя из определения, данного выше, приведенная погрешность определяется по формуле:
,
где X н и Х к −начальная и конечная точки шкалы прибора;
X и − измеренное значение величины;
X д − действительное значение величины;
Д − диапазон измерений.
Остальные результаты расчетов выполнены аналогично и внесены в таблицу 1.
Таблица 1
6.Класс точности средства измерений – обобщённая характеристика, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых устанавливают в стандартах на отдельные виды средств измерений.
Наибольшая приведённая погрешность прибора в процентах на всех отметках рабочей части равна по модулю 1,2%, поэтому значению определяем класс точности (ближайшее нормированное значение, превышающее величину приведённой погрешности) из стандартного ряда. Класс точности поверяемого амперметра равен 1,5.
Задача № 2. Методы и погрешности электрических измерений
Для измерения сопротивления косвенным методом использовались два прибора: амперметр и вольтметр магнитоэлектрической системы.
Измерение сопротивления производилось при температуре t °C приборами группы 2, 5 или 6. Данные приборов, их показания, а также группа приборов и температура окружающего воздуха, при которой производилось измерение сопротивления, U ном =30В, I полн =7,5мА, =1,0%, U=18В, I ном =15А, U пад =100мВ, =1,5%, I=8А, группа приборов 6, t=40 ºС
Определить:
1) величину сопротивления r ’ x по показаниям приборов и начертить схему;
2) величину сопротивления r x с учетом схемы включения приборов;
3) наиболее возможные (относительную δ и абсолютную Δ) погрешности результата измерения этого сопротивления;
4) в каких пределах находятся действительные значения измеряемого сопротивления.
1. Величина сопротивления R’ x определяется по формуле:
где U − показания вольтметра, В;
I – показания амперметра, А.
Чтобы правильно выбрать схему, необходимо сначала определить отношения и
где U пад – падение напряжения на зажимах прибора, мВ;
I ном − предел измерения, А.
где U ном – предел измерения, В;
I полн – ток полного отклонения стрелки прибора, мА.
Выбираем схему:
2. Находим величину сопротивления R x с учетом схемы включения приборов
где U – показания вольтметра, В;
I – показания амперметра, А;
R v – внутреннее сопротивление вольтметра, Ом.
2. Находим наиболее возможные (относительную δ и абсолютную Δ) погрешности результата измерения этого сопротивления:
.
1) Для вольтметра
±γ v =±1,0±1,0=±2%
2) Для амперметра
±γ a =±1,5±1,5=±3%
Относительная погрешность при косвенном методе измерения сопротивления определяется по формуле
,
где δ U и δ I ‒ относительные погрешности измерении напряжения и тока.
Величины δ U и δ I могут быть определены по формулам, приведенным в рекомендуемой литературе. Так, относительная погрешность при измерении напряжения будет
где γ Σ ‒ наиболее возможная погрешность результата измерения;
U ном ‒ номинальное напряжение вольтметра;
U ‒ измеренное значение напряжения.
Аналогично определяется относительная погрешность и при измерении тока:
±δ R =±3,33±5,6=±8,93%,
Для определения абсолютной погрешности , а также пределов изменения действительного значения измеряемого сопротивления R следует воспользоваться соотношением
4. Действительные значения измеряемого сопротивления находятся в пределах:
R x -∆R≤R x ≤R x +∆R,
2,05≤R x ≤2,45
Задание 3. Измерение магнитных величин
Магнитные измерения составляют неотъемлемую часть всей электроизмерительной техники. При этом удельный вес магнитных измерений среди других непрерывно возрастает. Объясняется это все более широким использованием магнитных явлений в науке и технике, значительным ростом выпуска ферромагнитных материалов (ФММ) и применением их в электротехнических устройствах, приборах и автоматике.
В основе классификации методов магнитных измерений лежит физическая сущность явлений, используемых для измерительного процесса, т.е. преобразование магнитной величины в электрический сигнал.
В связи с этим различают индукционные методы измерения магнитных величин; методы, основанные на взаимодействии двух магнитных полей; методы, основанные на влиянии магнитного поля на физические свойства веществ.
Методы измерения магнитных величин лежат в основе испытаний магнитных материалов. Все ферромагнитные материалы делятся на магнитно-твёрдые (МТМ) и магнитно-мягкие (МММ). Первые используются в качестве источников постоянных магнитных полей (постоянные магниты ПМ). Для них к настоящему времени сложились три направления испытаний: исследование свойств МТМ, производственный контроль образцов МТМ, производственный контроль постоянных магнитов. При исследовании свойств МТМ необходимо получать достаточно полную информацию о свойствах материала: начальная кривая намагничивания, предельная петля магнитного гистерезиса, кривые возврата для различных точек размагничивающего участка и др. Измерение индукции производится, как правило, индукционными и гальваномагнитными преобразователями. Измерение напряжённости поля обычно сводится к измерению тока в намагничивающих устройствах или получению информации о тангенциальной составляющей напряжённости поля от индукционных или гальваномагнитных преобразователей. Перемагничивание МТМ может быть осуществлено постоянным и переменным полем. При намагничивании материала постоянным полем получаются статические характеристики. При непрерывном циклическом изменении поля получаются динамические характеристики, которые в инфранизком диапазоне частот перемагничивания могут быть приближены к статическим с необходимой точностью.
Для обеспечения правильности процесса производства МТМ и 4 соответствующей коррекции технологического режима контролируются наиболее важные отдельные параметры материала, в частности, коэрцитивная сила Нс. Алгоритм получения Нс сводится к фиксации нулевых значений магнитной индукции или намагниченности и отсчёту напряжённости поля.
В основе классификационных признаков контроля постоянных магнитов лежат вид контролируемых параметров, способ получения информации. Различают контроль по магнитному потоку в системе, близкой к рабочей; контроль по размагничивающему участку. По способу, получения выходной информации различают устройства с непосредственным отсчётом и дифференциальным способом измерения – получением информации в виде разности характеристик образцового и испытуемого ПМ.
Магнитно–мягкие материалы характеризуются магнитными параметрами, измеряемыми в постоянном и переменном полях. Основными измеряемыми характеристиками, в постоянных полях для МММ являются: основные кривая намагничивания, предельная петля гистерезиса и её параметры (Вг, Нс), начальная и максимальная магнитные проницаемости. ГОСТ 8.377-80 устанавливает в качестве основного балластический метод исследования свойств материала. В настоящее время в связи с разработкой промышленностью унифицированных электронных устройств широкого применения получил распространение метод непрерывного медленно изменяющего поля.
В переменных полях основными характеристиками МММ являются основная динамическая кривая намагничивания, динамическая петля гистерезиса, комплексная магнитная проницаемость и удельные потери. Кроме того, в зависимости от частотного диапазона испытания существует ещё целый ряд определяемых характеристик и параметров. Наиболее часты испытания МММ в частотном диапазоне 50 Гц – 10 кГц. Основными методами испытания в этом диапазоне частот являются: индукционный с использованием амперметра, вольтметра, ваттметра; индукционный с использованием фазочувствительных приборов (феррометрический); индукционный с использованием потенциометра переменного тока; индукционный с использованием феррогафа (осциллографический); индукционный с использованием стробоскопических преобразователей; параметрический (мостовой).
Индукционные методы характеризуются измерением ЭДС, индуктированных в измерительных катушках. Использование амперметра и вольтметра даёт возможность определения динамической относительной проницаемости. Являясь наиболее простым, этот способ измерения обладает большой погрешностью (до 10 %) и не обеспечивает возможности определение потерь в образцах. Использование ваттметра стандартизировано для определения потерь в образцах из МММ.
Преимуществами ваттметрового способа являются простота и высокая производительность, сравнительно небольшая для промышленных 5 испытаний погрешность измерения (5 – 8 %), широкий частотный диапазон испытания (до 10 кГц). К недостаткам следует отнести малый объём информации и увеличения погрешности при перемагничивании до индукции свыше 1,2 Тл из-за отклонения формы кривой от синусоидальной.
В основу феррометрического способа измерения положено определение мгновенных значений периодических несинусоидальных величин с помощью фазочувствительных приборов. Связь среднего значения производной функции и мгновенного значения самой функции является здесь основой использования инерционных приборов для регистрации динамических характеристик МММ.
К преимуществам феррометрического способа измерения относятся: малая погрешность (2 – 5 %); возможность определения большого числа магнитных характеристик, в том числе и расчёта потерь. Недостатками способа являются ограниченность размеров образцов и частотного диапазона; длительность процесса измерений и обработки результатов; относительно высокая стоимость устройств.
Осциллографическим способом пользуются для измерения и визуального наблюдения основной динамической кривой намагничивания, семейства симметричных петель гистерезиса, потерь в образцах на частотах от 50 до 500 Гц. К недостаткам способа следует отнести необходимость замеров на экране осциллографа, что связано с увеличением объективных и субъективных погрешностей отсчёта.
Наиболее точным из индукционных методов испытания МММ является потенциометрический, основанный на измерении сигналов, пропорциональных В и Н, с помощью потенциометров переменного тока. Этим способом определяются зависимость магнитной индукции от напряжённости магнитного поля, составляющие комплексной магнитной проницаемости, полные потери. Достоинствами способа являются высокая точность измерения и широкий диапазон измеряемых величин. К недостаткам относятся: длительность процесса измерения, высокая стоимость используемой аппаратуры и её сложность.
Сущность стробоскопического способа измерения заключается в том, что исследуемые периодически изменяющиеся сигналы произвольной формы умножаются на так называемый строб-импульс. При этом перемножение в каждом последующем периоде происходит со сдвигом во времени на некоторый интервал (шаг считывания) по отношению к предыдущему. В результате можно произвести и затем воспроизвести считывание всего периода исследуемого сигнала по точкам. Это даёт возможность подобно феррометрическому способу использования для регистрации быстроизменяющихся процессов инерционных самопишущих и цифропечатающих приборов. Основным достоинством стробоскопического способа измерения является возможность получения документальной информации о характеристиках ФММ в процессе перемагничивания последних.
Параметрический метод испытания магнитных материалов заключается в определении индуктивности и сопротивления катушки с испытуемым магнитопроводом путём уравновешивания мостовой схемы. В основном этот метод предназначен для определения характеристик в области слабых полей. Преимуществами его являются: высокая точность измерения, широкий частотный диапазон испытания. К недостаткам относятся: зависимость результатов измерения от индуктивных и емкостных помех, создаваемых элементами схемы измерения; увеличение погрешности на низких частотах испытания; сложность и длительность процесса испытания. Существуют и другие методы испытания МММ в динамическом режиме перемагничивания, однако технико-эксплуатационные характеристики устройств на их основе не эффективны в условиях массовых испытаний.
