Измерване на електрически характеристики. Измерване на параметри на електрически вериги и компоненти. Текущо измерване

Измерване електрически параметрие задължителна стъпка в разработването и производството на електронни продукти. За контрол на качеството на произведените устройства е необходимо поетапно наблюдение на техните параметри. Правилното определяне на функционалността на бъдещия контролно-измервателен комплекс изисква определяне на видовете електрически контрол: индустриален или лабораторен, пълен или селективен, статистически или единичен, абсолютен или относителен и т.н.

В структурата на производството на продукта се разграничават следните видове контрол:

  • Входящ контрол;
  • Интероперативен контрол;
  • Мониторинг на работни параметри;
  • Тестове за приемане.

В производство печатни платкии електронни компоненти (областта на инструменталния инженерен цикъл), е необходимо да се извърши входен контролкачество на суровините и компонентите, електрически контрол на качеството на метализацията на готови печатни платки, контрол на работните параметри на сглобените електронни компоненти. За да разрешите тези проблеми, на модерно производствоУспешно се използват електрически системи за управление от адаптерен тип, както и системи с „летящи“ сонди.

Производството на компоненти в пакет (опакован производствен цикъл) от своя страна ще изисква входящ параметричен контрол на отделните кристали и пакети, последващ междуоперационен контрол след заваряване на кристалните проводници или неговото инсталиране и накрая параметричен и функционален контрол крайния продукт.

За производството на полупроводникови компоненти и интегрални схеми (производство на чипове) ще е необходим по-подробен контрол на електрическите характеристики. Първоначално е необходимо да се контролират свойствата на плочата, както повърхностни, така и обемни, след което се препоръчва да се контролират характеристиките на основните функционални слоеве и след нанасяне на метализиращи слоеве да се провери качеството на нейните характеристики и електрически свойства. След получаване на структурата на пластината е необходимо да се извършат параметрични и функционални тестове, да се измерят статични и динамични характеристики, да се наблюдава целостта на сигнала, да се анализират свойствата на структурата и да се проверят характеристиките на производителност.

Параметрични измервания:

Параметричният анализ включва набор от техники за измерване и наблюдение на надеждността на параметрите на напрежението, тока и мощността, без да се следи функционалността на устройството. Електрическото измерване включва прилагане на електрически стимул към измерваното устройство (DUT) и измерване на реакцията на DUT. Параметричните измервания се извършват при постоянен ток (стандартни DC измервания на характеристики ток-напрежение (CV), измервания на силови вериги и др.), при ниски честоти (измервания на много напрежение на характеристиките капацитет-напрежение (CV), измервания на сложни импеданс и имитанс, анализ на материалите и др.), импулсни измервания (характеристики на импулсен ток-напрежение, отстраняване на грешки във времето за реакция и др.). За решаване на проблеми с параметричните измервания се използва голям бройспециализирано оборудване за контрол и измерване: генератори на вълни с произволна форма, захранвания (DC и AC), сорсометри, амперметри, волтметри, мултиметри, LCR и импедансометри, параметрични анализатори и трасиращи криви и много други, както и голям брой аксесоари , аксесоари и устройства.

Приложение:

  • Измерване на основни характеристики (ток, напрежение, мощност) на електрически вериги;
  • Измерване на съпротивление, капацитет и индуктивност на пасивни и активни елементи на електрически вериги;
  • Измерване на общ импеданс и имитанс;
  • Измерване на токово-напреженови характеристики в квазистатични и импулсни режими;
  • Измерване на вольтамперни характеристики в квазистатични и многочестотни режими;
  • Характеризиране на полупроводникови компоненти;
  • Анализ на отказите.

Функционални измервания:

Функционалният анализ включва набор от техники за измерване и наблюдение на работата на устройството по време на основни операции. Тези техники ви позволяват да изградите модел (физически, компактен или поведенчески) на устройство въз основа на данни, получени по време на процеса на измерване. Анализът на получените данни ви позволява да контролирате стабилността на характеристиките на произведените устройства, да ги изследвате и да разработвате нови, да отстранявате грешки технологични процесии коригирайте топологията. За решаване на функционални измервателни проблеми се използва голям брой специализирано тестово и измервателно оборудване: осцилоскопи, мрежови анализатори, честотомери, шумомери, измерватели на мощност, спектрални анализатори, детектори и много други, както и голям брой аксесоари, аксесоари и устройства.

Приложение:

  • Измерване на слаби сигнали: параметри на предаване и отражение на сигнала, манипулационен контрол;
  • Измервания на силни сигнали: компресия на усилването, измервания на натоварване и др.;
  • Генериране и преобразуване на честота;
  • Анализ на формата на вълната във времеви и честотни области;
  • Измерване на коефициента на шум и анализ на параметрите на шума;
  • Проверка на чистотата на сигнала и анализ на интермодулационни изкривявания;
  • Анализ на целостта на сигнала, стандартизация;

Измервания на сондата:

Измерванията на сондата трябва да бъдат подчертани отделно. Активното развитие на микро- и наноелектрониката доведе до необходимостта от извършване на точни и надеждни измервания на пластина, които са възможни само при висококачествен, стабилен и надежден контакт, който не разрушава устройството. Решението на тези проблеми се постига чрез използването на сондови станции, специално проектирани за определен тип измерване, които осъществяват сондов контрол. Станциите са проектирани специално, за да изключат външните влияния, собствения си шум и да поддържат „чистотата“ на експеримента. Всички измервания са дадени на ниво пластина/фрагмент, преди да бъде разделено на кристали и пакетирано.

Приложение:

  • Измерване на концентрацията на носители на заряд;
  • Измерване на повърхностно и обемно съпротивление;
  • Анализ на качеството на полупроводникови материали;
  • Извършване на параметрични тестове на ниво вафла;
  • Функционален анализ на поведение на ниво пластина;
  • Извършване на измервания и мониторинг на електрофизични параметри (виж по-долу) на полупроводникови устройства;
  • Контрол на качеството на технологичните процеси.

Радио измервания:

Измерването на радиоизлъчванията, електромагнитната съвместимост, поведението на сигнала на приемо-предавателните устройства и антенно-фидерните системи, както и тяхната устойчивост на смущения, изискват специални външни условияпровеждане на експеримента. RF измерванията изискват отделен подход. Не само характеристиките на приемника и предавателя, но и външната електромагнитна среда (без да се изключва взаимодействието на характеристиките на времето, честотата и мощността, както и местоположението на всички елементи на системата един спрямо друг и дизайна на активния елементи) допринасят за своето влияние.

Приложение:

  • Радар и пеленгация;
  • Телекомуникации и комуникационни системи;
  • Електромагнитна съвместимост и устойчивост на шум;
  • Анализ на целостта на сигнала, стандартизация.

Електрофизични измервания:

Измерването на електрическите параметри често взаимодейства тясно с измерването/въздействието на физическите параметри. Електрофизичните измервания се използват за всички устройства, които преобразуват всякакви външно влияниев електрическа енергия и/или обратно. Светодиодите, микроелектромеханичните системи, фотодиодите, сензорите за налягане, поток и температура, както и всички устройства, базирани на тях, изискват качествен и количествен анализ на взаимодействието на физическите и електрическите характеристики на устройствата.

Приложение:

  • Измерване на интензитет, дължини на вълните и посока на излъчване, ток-напрежения, светлинен поток и спектър на LED;
  • Измерване на чувствителност и шум, вольтамперни характеристики, спектрални и светлинни характеристики на фотодиоди;
  • Анализ на чувствителност, линейност, точност, разделителна способност, прагове, обратна реакция, шум, преходен отговор и енергийна ефективност за MEMS задвижващи механизми и сензори;
  • Анализ на работата на полупроводникови устройства (като MEMS задвижващи механизми и сензори) във вакуум и в камера високо налягане;
  • Анализ на характеристиките на температурните зависимости, критичните токове и влиянието на полетата в свръхпроводниците.

Обекти електрически измерванияса всички електрически и магнитни величини: ток, напрежение, мощност, енергия, магнитен поток и др. Определянето на стойностите на тези величини е необходимо за оценка на работата на всички електрически устройства, което определя изключителното значение на измерванията в електротехниката.

Електрическите измервателни уреди намират широко приложение и за измерване на неелектрични величини (температура, налягане и др.), които за тази цел се преобразуват в пропорции към тях. електрически величини. Такива методи за измерване са известни под често срещано име електрически измервания на неелектрически величини.Използването на методи за измерване на електричество дава възможност за сравнително лесно предаване на показанията на инструмента на дълги разстояния (телеметрия), управление на машини и устройства (автоматично управление), автоматично извършване на математически операции върху измерените количества, просто записване (например на лента) напредъка на контролирани процеси и т.н. По този начин електрическите измервания са необходими при автоматизиране на голямо разнообразие от производствени процеси.

В Съветския съюз развитието на електроприборостроенето протича успоредно с развитието на електрификацията на страната и особено бързо след Великата отечествена война. Високото качество на оборудването и необходимата точност на използваните средства за измерване се гарантират от държавен надзор на всички мерки и средства за измерване.

12.2 Мерки, измервателни уреди и методи за измерване

Измерването на всяко физическо количество се състои в сравняването му чрез физически експеримент със стойността на съответното физическо количество, взето като единица. В общия случай за подобно съпоставяне на измерената величина с мярка - реално възпроизвеждане на мерна единица - трябва устройство за сравнение.Например, стандартна съпротивителна намотка се използва като мярка за съпротивление заедно със сравнително устройство - измервателен мост.

Измерването е значително опростено, ако има устройство за директно четене(наричан също показващ инструмент), показващ числената стойност на измерена величина директно върху скала или циферблат. Примерите включват амперметър, волтметър, ватметър, електромер. При измерване с такова устройство не е необходима мярка (например стандартна съпротивителна намотка), но е необходима мярка при калибриране на скалата на това устройство. По правило уредите за сравнение имат по-висока точност и чувствителност, но измерването с уреди за директно отчитане е по-лесно, по-бързо и по-евтино.

В зависимост от начина на получаване на резултатите от измерванията, измерванията се различават на преки, непреки и кумулативни.

Ако резултатът от измерването директно дава желаната стойност на изследваното количество, тогава такова измерване е едно от преките, например измерване на ток с амперметър.

Ако измерената величина трябва да се определи въз основа на преки измервания на други физически величини, с които измерената величина е свързана с определена връзка, тогава измерването се класифицира като косвено. Например, косвено измерване ще бъде съпротивлението на елемент от електрическата верига при измерване на напрежение с волтметър и ток с амперметър.

Трябва да се има предвид, че при индиректно измерване е възможно значително намаляване на точността в сравнение с точността при директно измерване поради добавянето на грешки при директните измервания на количествата, включени в изчислителните уравнения.

В редица случаи крайният резултат от измерването е получен от резултатите от няколко групи преки или косвени измервания на отделни величини, като изследваната стойност зависи от измерваните величини. Това измерване се нарича кумулативен.Например кумулативните измервания включват определяне на температурния коефициент на електрическо съпротивление на материал въз основа на измервания на съпротивлението на материала при различни температури. Кумулативните измервания са характерни за лабораторните изследвания.

В зависимост от метода на използване на инструменти и мерки е обичайно да се разграничават следните основни методи на измерване: директно измерване, нула и диференциал.

При използване директен метод на измерване(или директно отчитане) измереното количество се определя от

директно отчитане на показанието на измервателно устройство или директно сравнение с мярка на дадена физична величина (измерване на ток с амперметър, измерване на дължина с метър). В този случай горната граница на точността на измерване е точността на измервателното показващо устройство, която не може да бъде много висока.

При измерване нулев методпримерно (известно) количество (или ефектът от неговото действие) се коригира и стойността му се изравнява със стойността на измереното количество (или ефектът от неговото действие). Използването на измервателен уред в този случай постига само равенство. Устройството трябва да е с висока чувствителност и се нарича нулево устройствоили нулев индикатор.Магнитоелектричните галванометри обикновено се използват като нулеви устройства за постоянен ток (виж § 12.7), а за променлив ток - електронни нулеви индикатори. Точността на измерване на нулевия метод е много висока и се определя главно от точността на референтните мерки и чувствителността на нулевите инструменти. Сред методите за електрическо измерване на нулева точка най-важни са мостовите и компенсационните методи.

Още по-голяма точност може да се постигне с диференциални методиизмервания. В тези случаи измереното количество се балансира с известно количество, но измервателната верига не е приведена в пълно равновесие и разликата между измерените и известните количества се измерва чрез директно отчитане. Диференциалните методи се използват за сравняване на две величини, чиито стойности се различават малко една от друга.


5. Поддръжка на линейни конструкции
5.1. Общи положения
5.2. Проверка и профилактика на линейни кабелни съоръжения
5.3. Инспекция и профилактика на въздушни линии
5.4. Измервания на електрически характеристики на кабелни, въздушни и смесени линии
5.5. Проверка на нови кабели, проводници, кабелни крайни устройства и фитинги, влизащи в експлоатация
6. Отстраняване на повреди по кабелни, въздушни и смесени линии
6.1. Организация на работата по отстраняване на аварии и повреди на линии
6.2. Методи за откриване и отстраняване на повреди на кабелни линии
6.2.1. Общи указания
Правила за поддръжка и ремонт на комуникационни кабели
5.4. Измервания на електрически характеристики на кабелни, въздушни и смесени линии

5.4.1. Измерването на електрическите характеристики на кабелни, въздушни и смесени линии на локални съобщителни мрежи се извършва с цел проверка на съответствието на характеристиките с установените стандарти и предотвратяване на аварийни ситуации.

5.4.2. Електрическите измервания на линиите се извършват от измервателния екип на комуникационната компания в съответствие с действащите „Указания” за електрически измервания на GTS и STS линии.

5.4.3. Измервателната група изпълнява следните видовеелектрически измервателни линии:

Планирани (периодични);

Измервания за определяне на местата на щетите;

Контролни измервания, извършени след ремонтно-възстановителни дейности;

Измервания при въвеждане в експлоатация на новопостроени и реконструирани линии;

Измервания за изясняване на трасето на кабелната линия и дълбочината на кабела;

Измервания за проверка на качеството на продукти (кабели, проводници, отводители, предпазители, цокли, кутии, превключващи кутии, изолатори и др.), идващи от индустрията, преди инсталирането им на линии.

Видовете измерени параметри и обемите на планираните, контролните и приемните измервания на електрическите характеристики на кабелни, въздушни и смесени линии на локални съобщителни мрежи са дадени, както е посочено в точка 5.4.2. "Наръчници".

5.4.4. Измерените електрически характеристики на кабелни, въздушни и смесени линии на локални съобщителни мрежи трябва да отговарят на стандартите, посочени в Приложение 4.

5.4.5. Резултатите от планови, контролни и аварийни измервания на електрическите характеристики на линиите служат като изходни данни при определяне на състоянието на линейните конструкции и като основа за разработване на планове за текущи и основен ремонти проекти за реконструкция на сгради.

Планирайте

Въведение

Текущи метри

Измерване на напрежение

Комбинирани устройства на магнитоелектрическата система

Универсални електронни измервателни уреди

Измервателни шънтове

Уреди за измерване на съпротивление

Определяне на земното съпротивление

Магнитен поток

Индукция

Библиография


Въведение

Измерването е процес на намиране на стойността на физична величина експериментално, с помощта на специални технически средства - измервателни уреди.

По този начин измерването е информационен процес за получаване, експериментално, на числена връзка между дадено физическо количество и някои от неговите стойности, взети като единица за сравнение.

Резултатът от измерването е наименувано число, намерено чрез измерване на физическа величина. Една от основните задачи на измерването е да се оцени степента на приближение или разлика между истинските и действителните стойности на измерената физическа величина - грешка при измерване.

Основните параметри на електрическите вериги са: ток, напрежение, съпротивление, мощност на тока. За измерване на тези параметри се използват електрически измервателни уреди.

Измерването на параметрите на електрическите вериги се извършва по два начина: първият е методът на директно измерване, вторият е индиректен методизмервания.

Методът на директно измерване включва получаване на резултата директно от опита. Непряко измерване е измерване, при което желаното количество се намира въз основа на известна връзка между това количество и количеството, получено в резултат на директно измерване.

Електрическите измервателни уреди са клас устройства, използвани за измерване на различни електрически величини. Към групата на електроизмервателните уреди се отнасят освен самите измервателни уреди и други измервателни уреди - габарити, преобразуватели, сложни инсталации.

Електрическите измервателни уреди се класифицират, както следва: според измерени и възпроизводими физическо количество(амперметър, волтметър, омметър, честотомер и др.); по предназначение (измервателни уреди, мерки, измервателни преобразуватели, измервателни уредби и системи, спомагателни устройства); чрез метода на предоставяне на резултатите от измерването (показване и запис); по метод на измерване (устройства за пряка оценка и устройства за сравнение); по начин на приложение и дизайн (панел, преносим и стационарен); според принципа на действие (електромеханични - магнитоелектрически, електромагнитни, електродинамични, електростатични, феродинамични, индукционни, магнитодинамични; електронни; термоелектрични; електрохимични).

В това есе ще се опитам да говоря за устройството, принципа на работа, да дам описание и Кратко описаниеелектроизмервателни уреди от електромеханичен клас.


Текущо измерване

Амперметърът е уред за измерване на силата на тока в ампери (фиг. 1). Скалата на амперметрите се калибрира в микроампери, милиампери, ампери или килоампери в съответствие с границите на измерване на устройството. В електрическа верига амперметърът е свързан последователно към участъка от електрическата верига (фиг. 2), в който се измерва токът; за увеличаване на границата на измерване - с шунт или чрез трансформатор.

Най-често срещаните амперметри са тези, при които подвижната част на уреда със стрелката се завърта на ъгъл, пропорционален на големината на измервания ток.

Амперметрите са магнитоелектрични, електромагнитни, електродинамични, термични, индукционни, детекторни, термоелектрични и фотоелектрични.

Магнитоелектричните амперметри измерват постоянен ток; индукция и детектор - променлив ток; амперметрите на други системи измерват силата на всеки ток. Най-точни и чувствителни са магнитоелектричните и електродинамичните амперметри.

Принципът на работа на магнитоелектрическо устройство се основава на създаването на въртящ момент поради взаимодействието между полето постоянен магнити тока, който преминава през намотката на рамката. Към рамката е свързана стрелка, която се движи по скалата. Ъгълът на завъртане на стрелката е пропорционален на силата на тока.

Електродинамичните амперметри се състоят от неподвижни и подвижни намотки, свързани паралелно или последователно. Взаимодействието между токовете, които преминават през намотките, причинява отклонения на движещата се намотка и свързаната с нея стрелка. В електрическа верига амперметърът е свързан последователно с товара и когато високо напрежениеили големи токове - през трансформатор.

Техническите данни на някои видове битови амперметри, милиамперметри, микроамперметри, магнитоелектрически, електромагнитни, електродинамични и термични системи са дадени в таблица 1.

Маса 1. Амперметри, милиамперметри, микроамперметри

Инструментална система Тип устройство Клас на точност Граници на измерване
Магнитоелектрически M109 0,5 1; 2; 5; 10 А
M109/1 0,5 1,5-3 А
М45М 1,0 75mV
75-0-75mV
М1-9 0,5 10-1000 µA
M109 0,5 2; 10; 50 mA
200 mA
М45М 1,0 1,5-150 mA
Електромагнитна E514/3 0,5 5-10 А
E514/2 0,5 2,5-5 А
E514/1 0,5 1-2 А
E316 1,0 1-2 А
3316 1,0 2,5-5 А
E513/4 1,0 0,25-0,5-1 А
E513/3 0,5 50-100-200 mA
E513/2 0,5 25-50-100 mA
E513/1 0,5 10-20-40 mA
E316 1,0 10-20 mA
Електродинамичен D510/1 0,5 0,1-0,2-0,5-1-2-5 A
Термичен E15 1,0 30;50;100;300 mA

Измерване на напрежение

Волтметър - измервателен уреддиректно отчитане за определяне на напрежение или EMF в електрически вериги (фиг. 3). Свързва се паралелно към товар или източник електрическа енергия(фиг. 4).


Според принципа на действие волтметрите се разделят на: електромеханични - магнитоелектрични, електромагнитни, електродинамични, електростатични, токоизправителни, термоелектрични; електронни - аналогови и цифрови. По предназначение: прав ток; променлив ток; пулс; фазово чувствителен; селективен; универсален. По дизайн и начин на приложение: панел; преносим; стационарен. Техническите данни на някои домашни волтметри, миливолтметри на магнитоелектрически, електродинамични, електромагнитни и термични системи са представени в таблица 2.

Таблица 2. Волтметри и миливолтметри

Инструментална система Тип устройство Клас на точност Граници на измерване
Електродинамичен D121 0,5 150-250 V
D567 0,5 15-600 V
Магнитоелектрически M109 0,5 3-600 V
М250 0,5 3; 50; 200; 400 V
М45М 1,0 75 mV;
75-0-75 mV
75-15-750-1500 mV
M109 0,5 10-3000 mV
Електростатичен C50/1 1,0 30 V
C50/5 1,0 600 V
C50/8 1,0 3 kV
S96 1,5 7,5-15-30 kV
Електромагнитна E515/3 0,5 75-600 V
E515/2 0,5 7,5-60 V
E512/1 0,5 1,5-15 V
С електронен конвертор F534 0,5 0,3-300 V
Термичен E16 1,5 0,75-50 V

За измервания във вериги с постоянен ток се използват комбинирани инструменти на магнитоелектрическата система, ампер-волтметри. Техническите данни за някои видове устройства са дадени в таблица 3.

Таблица 3. Комбинирани устройства на магнитоелектрическата система.

Име Тип Клас на точност Граници на измерване
Миливолт-милиамперметър M82 0,5 15-3000 mV; 0,15-60 mA
Волтаметър M128 0,5 75mV-600V; 5; 10; 20 А
Ампер-волтметър M231 1,5 75-0-75 mV; 100-0-100 V; 0,005-0-0,005 A; 10-0-10 А
Волтаметър M253 0,5 15mV-600V; 0,75 mA-3 A
Миливолт-милиамперметър M254 0,5 0,15-60 mA; 15-3000 mV
Микроамперволтметър M1201 0,5 3-750 V; 0,3-750 µA
Волтаметър M1107 0,2 45mV-600V; 0,075 mA-30 A
Милиампер-волтметър М45М 1 7,5-150 V; 1,5 mA
Волт-омметър M491 2,5 3-30-300-600 V; 30-300-3000 kOhm
Ампер-волтметър M493 2,5 3-300 mA; 3-600 V; 3-300 kOhm
Ампер-волтметър M351 1 75mV-1500V;15uA-3000mA;200Ohm-200Mohm

Технически данни за комбинирани уреди - амперволтметри и амперволтметри за измерване на напрежение и ток, както и мощност във вериги за променлив ток.

Комбинирани преносими уреди за измерване на вериги с постоянен и променлив ток осигуряват измерване на постоянен и променлив ток и съпротивления, а някои измерват и капацитета на елементи в много широк обхват, са компактни и със собствено захранване, което осигурява широкото им приложение. Класът на точност на този тип DC устройство е 2,5; на променлива – 4.0.

Универсални електронни измервателни уреди