Types et méthodes de mesures électriques

Lors d'études en génie électrique, il faut traiter et mesurer des grandeurs électriques, magnétiques et mécaniques.

Mesurer une grandeur électrique, magnétique ou autre, c'est la comparer à une autre grandeur homogène prise comme unité.

Cet article traite de la classification de mesure la plus importante pour théorie et pratique des mesures électriques… Cette classification peut inclure la classification des mesures d'un point de vue méthodologique, c'est-à-dire selon les méthodes générales d'obtention des résultats de mesure (types ou classes de mesures), la classification des mesures selon l'utilisation de principes et d'appareils de mesure (méthodes de mesure) et la classification des mesures selon la dynamique des valeurs mesurées.

Types de mesures électriques

Selon les méthodes générales d'obtention du résultat, les mesures sont divisées en types suivants: directe, indirecte et conjointe.

Pour les mesures directes, on citera celles dont le résultat est obtenu directement à partir des données expérimentales.La mesure directe peut être classiquement exprimée par la formule Y = X, où Y est la valeur souhaitée de la valeur mesurée ; X — valeur obtenue directement à partir des données expérimentales. Ce type de mesure implique des mesures de diverses grandeurs physiques à l'aide d'instruments calibrés dans des unités établies.

Par exemple, des mesures de courant avec un ampèremètre, de température avec un thermomètre, etc. Ce type de mesure comprend également des mesures où la valeur souhaitée d'une grandeur est déterminée par comparaison directe avec une mesure. Les moyens utilisés et la simplicité (ou la complexité) de l'expérience ne sont pas pris en compte lors de l'attribution d'une mesure en ligne droite.

Indirect est appelé une telle mesure, dans laquelle la valeur souhaitée de la quantité est trouvée sur la base de la relation connue entre cette quantité et les quantités soumises à des mesures directes. Pour les mesures indirectes, la valeur numérique de la valeur mesurée est déterminée en calculant la formule Y = F (Xl, X2 ... Xn), où Y - la valeur requise de la valeur mesurée; NS1, X2, Xn — les valeurs des grandeurs mesurées. Un exemple de mesures indirectes est la mesure de puissance dans des circuits à courant continu avec un ampèremètre et un voltmètre.

Les mesures conjointes sont appelées celles pour lesquelles les valeurs requises de différentes quantités sont déterminées en résolvant le système d'équations reliant les valeurs des quantités requises aux quantités directement mesurées. A titre d'exemple de mesures conjointes, on peut donner la définition des coefficients dans la formule relative à la résistance résistive avec sa température : Rt = R20 [1 + α (T1-20) + β (T1-20)]

Méthodes de mesure électrique

Selon l'ensemble des techniques d'utilisation des principes et des instruments de mesure, toutes les méthodes sont divisées en une méthode d'évaluation directe et des méthodes de comparaison.

L'essence de la méthode d'évaluation directe consiste dans le fait que la valeur de la grandeur mesurée est estimée à partir des lectures d'un (mesures directes) ou de plusieurs appareils (mesures indirectes), pré-étalonnés en unités de la grandeur mesurée ou en unités de d'autres grandeurs dont dépend la grandeur mesurée.

L'exemple le plus simple d'une méthode d'estimation directe est la mesure de chaque grandeur avec un appareil dont l'échelle est graduée dans les unités appropriées.

Le deuxième grand groupe de méthodes de mesure électrique est combiné sous le nom général méthodes de comparaison... Ils comprennent toutes les méthodes de mesure électrique dans lesquelles la valeur mesurée est comparée à la valeur reproduite par la mesure. Ainsi, une caractéristique distinctive des méthodes de comparaison est l'implication directe des mesures dans le processus de mesure.

Les méthodes de comparaison sont divisées en plusieurs catégories : nulle, différentielle, de substitution et d'appariement.

Méthode nulle Il s'agit d'une méthode de comparaison d'une valeur mesurée avec une mesure dans laquelle le résultat de l'influence des valeurs sur la mesure est réduit à zéro. Ainsi, lorsque l'équilibre est atteint, un certain phénomène disparaît, par exemple le courant dans une section d'un circuit ou la tension à ses bornes, qui peuvent être enregistrés à l'aide d'appareils servant à cet effet. — zéro indicateur. En raison de la sensibilité élevée des indicateurs de zéro, et également du fait que les mesures peuvent être effectuées avec une grande précision, une précision de mesure élevée est également obtenue.

Un exemple d'application de la méthode nulle serait la mesure de la résistance électrique à travers un pont entièrement équilibré.

Dans la méthode différentielle, comme dans la méthode nulle, la valeur mesurée est comparée directement ou indirectement à la mesure, et la valeur de la valeur mesurée résultant de la comparaison est jugée par la différence entre les effets produits simultanément par ces valeurs ​​et la valeur connue reproduite par la mesure. Ainsi, avec la méthode différentielle, on obtient un équilibrage incomplet de la valeur mesurée, et c'est la différence entre la méthode différentielle et zéro.

La méthode différentielle combine certaines des caractéristiques de la méthode d'estimation directe et certaines des caractéristiques de la méthode nulle. Il ne peut donner un résultat de mesure très précis que si la valeur mesurée et la mesure sont légèrement différentes l'une de l'autre.

Par exemple, si la différence entre ces deux grandeurs est de 1 % et est mesurée avec une erreur allant jusqu'à 1 %, alors l'erreur de mesure de la grandeur désirée est ainsi réduite à 0,01 % si les erreurs de mesure ne sont pas prises en compte. Un exemple d'application de la méthode différentielle est la mesure de la différence entre deux tensions avec un voltmètre, dont l'un est connu avec une grande précision et l'autre est la valeur souhaitée.

Une méthode de substitution consiste à mesurer successivement la valeur souhaitée avec un appareil et à mesurer avec le même appareil une mesure reproduisant une valeur homogène à la valeur mesurée. La valeur souhaitée peut être calculée à partir des résultats de deux mesures.Du fait que les deux mesures sont effectuées par le même appareil dans les mêmes conditions externes et que la valeur souhaitée est déterminée par le rapport des lectures de l'appareil, l'erreur du résultat de la mesure est considérablement réduite. Étant donné que l'erreur de l'instrument n'est généralement pas la même à différents points de l'échelle, la précision de mesure la plus élevée est obtenue avec les mêmes lectures de l'instrument.

Un exemple d'application de la méthode de substitution serait la mesure d'un nombre relativement important Résistance électrique CC en mesurant successivement le courant traversant la résistance commandée et l'échantillon. Le circuit doit être alimenté par la même source de courant pendant les mesures. La résistance de la source de courant et de l'appareil qui mesure le courant doit être très faible par rapport aux résistances variables et d'échantillon.

Méthode d'adaptation Il s'agit d'une méthode dans laquelle la différence entre la valeur mesurée et la valeur reproduite à partir de la mesure est mesurée à l'aide de l'adaptation du repère ou des signaux périodiques. Cette méthode est largement utilisée dans la pratique des mesures non électriques.

Un exemple de ceci est la mesure de la longueur pied à coulisse… Dans les mesures électriques, un exemple est la mesure de la vitesse du corps avec un stroboscope.

Nous indiquerons également une classification des mesures basée sur l'évolution dans le temps de la valeur mesurée... Selon que la valeur mesurée évolue dans le temps ou reste inchangée au cours du processus de mesure, une distinction est faite entre les mesures statiques et dynamiques. Se réfère statiquement aux mesures de valeurs constantes ou stationnaires.Il s'agit notamment des mesures des valeurs efficaces et d'amplitude des grandeurs, mais en régime permanent.

Si des valeurs instantanées de grandeurs variant dans le temps sont mesurées, alors les mesures sont dites dynamiques... Si lors de mesures dynamiques les instruments de mesure vous permettent d'observer en continu les valeurs de la grandeur mesurée, ces mesures sont dites continues.

Il est possible de faire des mesures de n'importe quelle quantité en mesurant ses valeurs à certains instants t1, t2, etc. En conséquence, toutes les valeurs de la quantité mesurée ne seront pas connues, mais uniquement les valeurs aux instants sélectionnés. De telles mesures sont dites séparées.