Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Принцип измерения сопротивления: Измерение сопротивления изоляции: полное руководство

Содержание

Измерение сопротивления изоляции: полное руководство

Для безопасной работы все электрические установки и оборудование должны иметь сопротивление изоляции, соответствующее определенным характеристикам. Независимо от того, идет ли речь о соединительных кабелях, оборудовании секционирования и защиты, трансформаторах, электродвигателях и генераторах – электрические проводники изолируются с помощью материалов с высоким электрическим сопротивлением, которые позволяют ограничить, насколько это возможно, электрический ток за пределами проводников.

Из-за воздействий на оборудование качество этих изоляционных материалов меняется со временем. Подобные изменения снижают электрическое сопротивление изоляционных материалов, что увеличивает ток утечки, который, в свою очередь, приводит к серьезным последствиям, как с точки зрения безопасности (для людей и имущества), так и с точки зрения затрат на остановки производства.

Регулярная проверка изоляции, проводимая на установках и оборудовании в дополнение к измерениям, выполняемым на новом и восстановленном оборудовании во время ввода в эксплуатацию, помогает избегать подобных инцидентов за счет профилактического обслуживания. Данные испытания дают возможность обнаружить старение и преждевременное ухудшение изоляционных свойств прежде, чем они достигнут уровня, способного привести к описанным выше инцидентам.

Проверка: испытание или измерение?

На первом этапе полезно прояснить разницу между двумя типами проверки, которые часто путают – испытание электрической прочности изоляции и измерение сопротивления изоляции.

Испытание электрической прочности, также называемое «испытание на пробой», позволяет определить способность изоляции выдерживать выброс напряжения средней длительности без возникновения искрового пробоя. Фактически такой выброс напряжения может быть вызван молнией или индукцией в результате неисправности линии электропередачи. Основной целью этого теста является обеспечение соответствия строительным нормам и правилам, касающимся путей утечки и зазоров. Этот тест часто выполняется с использованием напряжения переменного тока, но также при испытаниях применяется и напряжение постоянного тока. Подобный тип измерений требует использования установок для испытания кабелей повышенным напряжением. Результатом является значение напряжения, обычно выраженное в киловольтах (кВ). Испытания электрической прочности в случае неисправности могут быть разрушительными, в зависимости от уровней тестирования и энергетических возможностей инструмента. Поэтому этот метод используется для типового тестирования на новом или восстановленном оборудовании.

При нормальных условиях испытаний измерение сопротивления изоляции является неразрушающим тестированием. Этот замер выполняется с использованием напряжения постоянного тока меньшей величины, чем при испытании электрической прочности, и дает результат, выраженный в кОм, МОм, ГОм или ТОм. Значение сопротивления указывает на качество изоляции между двумя проводниками. Поскольку данное испытание является неразрушающим, его особенно удобно использовать для контроле старения изоляции работающего электрического оборудования или установок. Для данного измерения используется тестер изоляции, также называемый мегомметром (доступны мегомметры с диапазоном до 999 ГОм).

Типовые причины неисправности изоляция

Поскольку измерение сопротивления изоляции с помощью мегомметра является частью более широкой политики профилактического обслуживания, важно понимать, по каким причинам возможно ухудшение характеристик изоляции. Только это позволит предпринять правильные шаги для их устранения.

Можно разделить причины неисправности изоляции на пять групп. Однако необходимо иметь в виду, что в случае отсутствия каких-либо корректирующих мер, различные причины будут накладываться друг на друга, приводя к пробою изоляции и повреждению оборудования.

1. Электрические нагрузки

В основном электрические нагрузки связаны с отклонением рабочего напряжения от номинального значения, причем влияние на изоляцию оказывают как перенапряжения, так и понижение напряжения.

2. Механические нагрузки

Частые последовательные запуски и выключения оборудования способны вызвать механические нагрузки. Кроме того, сюда входят проблемы с балансировкой вращающихся машин и любые прямые нагрузки на кабели и установки в целом.

3. Химические воздействия

Присутствие химических веществ, масел, агрессивных испарений и пыли в целом отрицательно влияет на характеристики изоляционных материалов.

4. Напряжения, связанные с колебаниями температуры:

В сочетании с механическими напряжениями, вызванными последовательными запусками и остановками оборудования, также на свойства изоляционных материалов влияют напряжения, возникающие при расширении и сжатии. Работа при экстремальных температурах также приводит к старению материалов.

5. Загрязнение окружающей среды

Плесень и посторонние частицы в теплой, влажной среде также способствуют ухудшению изоляционных свойств установок и оборудования.

В приведенной ниже таблице показана относительная частота различных причин отказа электродвигателя.

Внешние загрязнения:

 

В дополнение к внезапным повреждениям изоляции из-за таких чрезвычайных происшествий, как, например, наводнения, факторы, снижающие эффективность изоляции работающей установки объединяются, иногда усиливая друг друга. В конечном итоге в долгосрочной перспективе без постоянного мониторинга это приведет к возникновению ситуаций, которые станут критическими с точки зрения безопасности людей и нормальной эксплуатации. Таким образом, регулярное тестирование изоляции установок или электрических машин является полезным способом контроля состояния изоляции, позволяющим предпринимать необходимые действия еще до того, как возникло повреждение.

Принцип измерения сопротивления изоляции и влияющие на него факторы

Измерение сопротивления изоляции базируется на законе Ома. Подав известное напряжение постоянного тока с уровнем ниже, чем напряжение испытания электрической прочности, а затем измерив значение тока, очень просто замерить значение сопротивления. В принципе, значение сопротивления изоляции очень велико, но не бесконечно, поэтому измеряя малый протекающий ток, мегомметр указывает значение сопротивления изоляции в кОм, МОм, ГОм и даже в ТОм (на некоторых моделях). Это сопротивление характеризует качество изоляции между двумя проводниками и способно указать на риск возникновения тока утечки.

На значение сопротивления изоляции и, следовательно, на значение тока, протекающего, когда к тестируемой цепи приложено напряжение постоянного тока, влияет ряд факторов. К таким факторам относятся, например, температура или влажность, которые способны существенно повлиять на результаты измерений. Для начала давайте проанализируем характер токов, протекающих во время измерения изоляции, используя гипотезу о том, что эти факторы не влияют на проводимое измерение.

Общий ток, протекающий в изоляционном материале, представляет собой сумму трех компонентов:

  • Емкость. Для зарядки емкости тестируемой изоляции необходим ток зарядки емкости. Это переходный ток, который начинается с относительно высокого значения и падает экспоненциально к значению, близкому к нулю, когда тестируемая цепь электрически заряжается. Через несколько секунд или десятых долей секунды этот ток становится незначительным по сравнению с измеряемым током.
  • Поглощение. Ток поглощения, соответствующий дополнительной энергии, которая необходима для переориентации молекул изоляционного материала под воздействием прикладываемого электрического поля. Этот ток падает намного медленнее, чем ток зарядки емкости; иногда необходимо несколько минут, чтобы достичь значения, близкого к нулю.
  • Ток утечки или ток проводимости. Этот ток характеризует качество изоляции и не изменяется со временем.

На приведенном ниже графике эти три тока показаны в зависимости от времени. Шкала времени является условной и может различаться в зависимости от тестируемой изоляции.

Для обеспечения надлежащих результатов тестирования очень больших электродвигателей или очень длинных кабелей сведение к минимуму емкостных токов и токов поглощения может занимать от 30 до 40 минут.

Когда в цепь подается постоянное напряжение, суммарный ток, протекающий в тестируемом изоляторе, изменяется в зависимости от времени. Это предполагает значительное изменение сопротивления изоляции.

Перед подробным рассмотрением различных методов измерения было бы полезно снова взглянуть на факторы, которые влияют на измерение сопротивления изоляции.

Влияние температуры

Температура вызывает квазиэкспоненциальное изменение значения сопротивления изоляции. В контексте программы профилактического технического обслуживания измерения должны выполняться в одинаковых температурных условиях или, если это невозможно, должны корректироваться относительно эталонной температуры. Например, увеличение температуры на 10°C уменьшает сопротивление изоляции ориентировочно наполовину, в то время как уменьшение температуры на 10°C удваивает значение сопротивления изоляции.

Уровень влажности влияет на изоляцию в соответствии со степенью загрязнения ее поверхности. Никогда не следует измерять сопротивление изоляции, если температура ниже точки росы.

Коррекция сопротивления изоляции в зависимости от температуры (источник IEEE-43-2000)

 

Методы тестирования и интерпретация результатов

Кратковременное или точечное измерение

Это наиболее простой метод. Он подразумевает подачу испытательного напряжения на короткое время (30 или 60 секунд) и фиксацию значения сопротивления изоляции на этот момент. Как уже указывалось выше, на такое прямое измерение сопротивления изоляции значительное влияние оказывает температура и влажность, поэтому измерение следует стандартизировать при контрольной температуре и для сравнения с предыдущими измерениями следует фиксировать уровень влажности. С помощью данного метода можно проанализировать качество изоляции, сравнивая текущее измеренное значение с результатами нескольких предыдущих тестов. Со временем это позволит получить более достоверную информацию о характеристиках изоляции тестируемой установки или оборудования по сравнению с одиночным испытанием.

Если условия измерения остаются идентичными (то же самое испытательное напряжение, то же время измерения и т.д.), то при периодических измерениях путем мониторинга и интерпретации любых изменений можно получить четкую оценку состояния изоляции. После записи абсолютного значения, необходимо проанализировать изменение во времени. Таким образом, измерение, показывающее относительно низкое значение изоляции, которое, тем не менее, стабильно во времени, теоретически должно доставлять меньше беспокойства, чем значительное снижение сопротивления изоляции со временем, даже если сопротивление изоляция выше, чем рекомендованное минимальное значение. В общем, любое внезапное падение сопротивления изоляции свидетельствует о проблеме, требующей изучения.

На приведенном ниже графике показан пример показаний сопротивления изоляции для электродвигателя.

В точке A сопротивление изоляции уменьшается из-за старения и накопления пыли.

Резкое падение в точке B указывает на повреждение изоляции.

В точке C неисправность была устранена (обмотка электродвигателя перемотана), поэтому вернулось более высокое значение сопротивления изоляции, остающееся стабильным во времени, что указывает на ее хорошее состояние.

Методы тестирования, основанные на влиянии времени приложения испытательного напряжения (PI и DAR)

Эти методы включают последовательное измерение значений сопротивления изоляции в указанное время. Их преимуществом является неподверженность особому влиянию температуры, поэтому их можно применять без коррекции результатов, если только испытательное оборудование не подвергается во время теста значительным колебаниям температуры.

Данные методы идеально подходят для профилактического обслуживания вращающихся машин и для мониторинга изоляции.

Если изоляционный материал находится в хорошем состоянии, ток утечки или ток проводимости будет низким, а на начальный замер сильно влияют токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. При приложении испытательного напряжения со временем измеренное значение сопротивления изоляции повышается, так как уменьшаются эти токи помех. Необходимое для измерения изоляции в хорошем состоянии время стабилизации зависит от типа изоляционного материала.

Если изоляционный материал находится в плохом состоянии (поврежден, грязный и влажный), ток утечки будет постоянным и очень высоким, часто превышающим токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. В таких случаях измерение сопротивления изоляции очень быстро становится постоянным и стабилизируется на высоком значении напряжения.

Изучение изменения значения сопротивления изоляции в зависимости от времени приложения испытательного напряжения дает возможность оценить качество изоляции. Этот метод позволяет сделать выводы, даже если не ведется журнал измерения изоляции. Тем не менее, рекомендуется записывать результаты периодических измерений, проводимых в контексте программы профилактического обслуживания.

Показатель поляризации (PI)

При использовании этого метода два показания снимаются через 1 минуту и 10 минут, соответственно. Отношение (без размерностей) 10-минутного значения сопротивления изоляции к 1-минутному значению называется показателем поляризации (PI). Этот показатель можно использовать для оценки качества изоляции.

Метод измерения с использованием показателя поляризации идеально подходит для тестирования цепей с твердой изоляцией. Данный метод не рекомендуется использовать на таком оборудовании, как масляные трансформаторы, поскольку он дает низкие результаты, даже если изоляция находится в хорошем состоянии.

Рекомендация IEEE 43-2000 «Рекомендуемые методы тестирования сопротивления изоляции вращающихся машин» определяет минимальное значение показателя поляризации (PI) для вращающихся машин переменного и постоянного тока в температурных классах B, F и H равным 2.0. В общем случае значение PI, превышающее 4, является признаком превосходной изоляции, а значение ниже 2 указывает на потенциальную проблему.

PI = R (10-минутное измерение изоляции) / R (1-минутное измерение изоляции)

Результаты интерпретируются следующим образом:

Значение PI (нормы)

Состояние изоляции

<2

Проблемное

От 2 до 4

Хорошее

> 4

Отличное

Коэффициент диэлектрической абсорбции (DAR)

Для установок или оборудования, содержащих изоляционные материалы, в которых ток поглощения уменьшается быстро, для оценки состояния изоляции, возможно, будет достаточно провести измерение через 30 секунд и 60 секунд. Коэффициент DAR определяется следующим образом:

DAR = R (60-секундное измерение изоляции) / R (30-секундное измерение изоляции)

Результаты интерпретируются следующим образом:

Значение DAR (нормы)

Состояние изоляции

<1,25

Неудовлетворительное

<1,6

Нормальное

>1,6

Отличное

 

Метод, основанный на влиянии изменения испытательного напряжения (тестирование с помощью ступенчатого напряжения)

Наличие загрязнений (пыль, грязь и т.п.) или влаги на поверхности изоляции обычно четко выявляется с помощью зависящего от времени измерения сопротивления (PI, DAR и т.д.). Однако этот тип тестирования, проводимый с использованием низкого напряжение относительно диэлектрического напряжения испытываемого изолирующего материала, может иногда пропускать признаки старения изоляции или механические повреждения. Значительное же увеличение прикладываемого испытательного напряжения может, со своей стороны, вызвать повреждение в этих слабых точках, что приведет к существенному уменьшению измеренного значения сопротивления изоляции.

Для обеспечения эффективности соотношение между шагами изменения напряжения должно быть 1 к 5, и каждый шаг должен быть одинаковым по времени (обычно от 1 до 10 минут), оставаясь при этом ниже классического напряжения испытания электрической прочности (2Un + 1000 В). Полученные с помощью данного метода результаты полностью независимы от типа изоляции и температуры, потому что он основан не на внутреннем значении измеряемого изолятора, а на эффективном сокращении значения, получаемого по истечении одного и того же времени для двух разных испытательных напряжений.

Снижение значения сопротивления изоляции на 25% или более между первым и вторым шагами измерения является свидетельством ухудшения изоляции, которое обычно связано с наличием загрязнений.

Метод испытания рассеиванием в диэлектрике (DD)

Тест рассеивания в диэлектрике (DD), также известный как измерение тока повторного поглощения, выполняется путем измерения тока рассеивания в диэлектрике на испытуемом оборудовании.

Поскольку все три составляющие тока (ток зарядки емкости, ток поляризации и ток утечки) присутствуют во время стандартного испытания изоляции, на определение тока поляризации или поглощения может влиять наличие тока утечки. Вместо попытки измерить во время тестирования изоляции ток поляризации при тестировании рассеяния в диэлектрике (DD) измеряется ток деполяризации и ток разряда емкости после тестирования изоляции.

Принцип измерения состоит в следующем. Сначала тестируемое оборудование заряжается в течение времени, достаточного для достижения стабильного состояния (зарядка емкости и поляризация завершена, и единственным протекающим током является ток утечки). Затем оборудование разряжается через резистор внутри мегомметра и при этом измеряется протекающий ток. Этот ток состоит из зарядного тока емкости и тока повторного поглощения, которые в совокупности дают общий ток рассеивания в диэлектрике. Данный ток измеряется по истечении стандартного времени в одну минуту. Электрический ток зависит от общей емкости и конечного испытательного напряжения. Значение DD рассчитывается по формуле:

DD = Ток через 1 минуту / (Испытательное напряжение x Емкость)

Тест DD позволяет идентифицировать избыточные токи разряда, когда поврежден или загрязнен один из слоев многослойной изоляции. При точечных испытаниях или тестах PI и DAR подобн

Как измерить сопротивление мультиметром – что надо знать

Есть немало ситуаций, когда будет полезно знать, как измерить сопротивление мультиметром и есть ли разница, каким устройством это лучше делать. Даже если человек не является заядлым радиолюбителем, то при домашних работах с электрикой часто возникает необходимость как минимум «прозвонить» провода – по сути, убедиться, что сопротивление провода находится в пределах допустимого.

Как мультиметр измеряет сопротивление

Принцип измерения сопротивления основан на законе Ома, который в упрощенном варианте гласит, что сопротивление проводника равно отношению напряжения на этом проводе к силе тока, которая по нему протекает. Формула выглядит как R (сопротивление) = U (напряжение) / I (сила тока). То есть, 1 Ом сопротивления говорит о том, что по проводу протекает ток номиналом в 1 Ампер и напряжением 1 Вольт.

Соответственно, при пропускании заранее измеренного тока с известным напряжением через проводник, можно вычислить его сопротивление. По сути, омметр (прибор, которым измеряют сопротивление) представляет собой источник тока и амперметр, шкала которого проградуирована в Омах.

Какой мультиметр использовать

Измерительные приборы делятся на универсальные (мультиметры) и специализированные, которые предназначены для выполнения одной операции, но проводят ее максимально быстро и точно. В мультиметре омметр является только составляющей частью прибора и его еще надо включить в соответствующий режим. Специализированные устройства, в свою очередь, также требуют некоторых навыков использования – надо знать, как их правильно подключить и интерпретировать полученные данные.

Как пользоваться аналоговым и цифровым мультиметрами – на следующем видео:

Специализированные измерительные приборы

Из закона Ома понятно, что стандартным мультиметром не получится замерить большие сопротивления, так как в качестве источника питания там используются стандартные пальчиковые, либо батарейка типа «Крона» – прибору попросту не хватит мощности.

Если часто возникает необходимость выполнить замер большого сопротивления, к примеру, изоляции, то надо приобретать мегаомметр.

В качестве источника тока он использует динамомашину или мощную батарею с повышающим трансформатором – в зависимости от класса устройства он может генерировать напряжение от 300 до 3000 Вольт.

Отсюда следует вывод, что у задачи, к примеру, как измерить мультиметром сопротивление заземления, не может быть однозначного ответа – в этом случае надо воспользоваться специализированным прибором, предназначенным именно для этой цели. Измерение проводятся по определенным правилам и применение таких устройств это удел специалистов – без профильных знаний получить правильный результат достаточно проблематично. Теоретически можно проверить у заземления сопротивление тестером, но это потребует сборки дополнительной электроцепи, для которой потребуется как минимум мощный трансформатор, наподобие такого, что используется на сварочных аппаратах.

Цифровой и аналоговый мультиметры

Внешне эти устройства легко отличить друг от друга – у цифрового данные выводятся на дисплей цифрами, а у аналогового циферблат проградуирован и на нужное значение указывает стрелка. Соответственно, цифровое устройство проще в использовании, так как сразу показывает готовое значение, а при работе с аналоговым придется еще дополнительно интерпретировать выдаваемые данные.

Дополнительно, при работе с такими устройствами, надо учитывать, что у цифрового мультиметра есть датчик разрядки источника питания – если силы тока батареи недостаточно, то он просто откажется работать.

Аналоговый же в такой ситуации ничего не скажет, а будет просто выдавать неправильные результаты.

В остальном, для бытовых целей подойдет любой мультиметр, на шкале которого указан достаточный предел измерения сопротивления.

Включение мультиметра в режим омметра и выбор пределов измерений

Управление мультиметром производится с помощью круглой поворотной ручки, вокруг которой расчерчена шкала, поделенная на секторы. Друг от друга они отделены линиями или просто надписи на них отличаются цветом. Чтобы включить мультиметр в режим омметра надо повернуть ручку в зону сектора, обозначенного значком «Ω» (омега). Цифры, которыми будет обозначаться режимы работы могут быть подписаны тремя способами:

  • Ω, kΩ – x1, x10, x100, MΩ. Обычно такие обозначения используются на аналоговых устройствах, у которых то, что показывает стрелка еще надо переводить в привычные значения. Если шкала проградуирована, к примеру, от 1 до 10, то при включении каждого из режимов отображаемый результат надо домножать на указанный коэффициент.

  • 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Такая запись применяется на электронных мультиметрах и показывает в каком диапазоне можно измерять сопротивление при установке переключателя в определенную позицию. Приставка «k» обозначает префикс «кило», что в единой системе измерений соответствует цифре 1000. Если выставить мультиметр на 200k и он покажет цифру 186 – это значит, что сопротивление равно 186000 Ом.
  • Ω – Если на корпусе омметра есть только такой значок, значит мультиметр способен автоматически определять диапазон. Циферблат такого устройства обычно может отображать не только цифры, но и буквы, к примеру, 15 kОм или 2 MОм.

У первых двух способов подписи шкалы есть прямая зависимость точности отображения результатов и их погрешности. Если сразу включить максимальный диапазон, то сопротивление порядка 100-200 Ом скорее всего будет показано неправильно.

Щупы прибора надо воткнуть в соответствующие гнезда – черный в «COM», а красный в то, возле которого среди других обозначений есть значок «Ω».

Прозвонка проводов – проверка целостности участка электрической цепи

Прозванивать провода мультиметром можно двумя способами, использование которых зависит от наличия в приборе звукового сигнала. Эта функция, если она есть, на разных приборах может включаться разными положениями переключателя – поэтому надо обращать внимание на значки, что нарисованы на корпусе прибора.

Зуммер показан как точка, справа от которой нарисованы три полукруга, каждый из последующих больший предыдущего. Искать такой значок надо либо отдельно, либо над самой маленькой цифрой из сопротивлений, либо возле значка диода, который отображается как стрелка на линии, острым концом упирающаяся в еще одну, перпендикулярную первой, линию.

Если включить тестер в режим прозвонки, то он будет подавать звуковой сигнал, если сопротивление измеряемого проводника будет меньше 50 Ом. В некоторых приборах это может быть 100 Ом, поэтому если нужна точность, то надо свериться с паспортом устройства.

Наглядно про прозвонку проводов на видео:

Порядок прозвонки прост и интуитивно понятен – установить переключатель напротив значка зуммера и щупами коснуться концов проводника, который надо «прозвонить»:

  • Если провод целый, то мультиметр издаст звуковой сигнал.
  • Если провод целый, но из-за его длины сопротивление больше чем то, при котором срабатывает зуммер, то на дисплее отобразится цифра, показывающая его значение.
  • Если сопротивление значительно больше чем диапазон, на который рассчитан этот режим работы, то на дисплее отобразится единица – значит надо переставить переключатель на другой режим и повторить измерение.
  • Если целостность провода нарушена, то никакой индикации не произойдет.

Если для «прозвонки» проводников используется аналоговый мультиметр без звукового сигнала, то он выставляется на минимальный диапазон измерений – если при прикосновении щупов к проводу стрелка показывает значение стремящееся к нолю, значит провод целый. То же самое касается цифровых приборов без зуммера.

Перед тем, как проверить сопротивление проводников, сначала всегда надо выполнить тест самого устройства – прикоснуться щупами друг к другу. Также надо проверить как прибор реагирует на человеческое тело – у некоторых людей достаточно низкое сопротивление и если прижимать концы провода к щупам руками, то прибор может показать что проводник целый, даже если это не так.

Проведение измерений сопротивления и какие могут возникнуть нюансы

Щупы мультиметра подключаются в те же гнезда и в целом, измерение сопротивления выполняется практически так же, как и прозвонка проводов, но так как проверить при этом надо не просто целостность проводника, то у этого процесса есть некоторые особенности.

  • Выбор границ измерений. Когда измеряемое сопротивление хотя бы примерно известно, то регулятором выставляется ближайшее большее значение (если мультиметр не определяет его автоматически). Если сопротивление точно неизвестно, то стоит начать измерения с самого большого значения, постепенно переключая мультиметр на меньшее.

  • Когда нужна точность, то обязательно надо учитывать погрешности. К примеру, если есть на резисторе указано сопротивлением 1 кОм (1000 Ом), то во-первых надо учитывать допуски для его изготовления, которые составляют 10%. Как итог – реальные цифры могут быть в диапазоне от 900 до 1100 Ом. Во-вторых – если взять тот же резистор и выставить мультиметр на максимальное значение, к примеру 2000 kОм, то прибор может показать единицу, т.е. 1000 Ом. Если после этого перевести переключатель в положение 2 kОм, то вероятнее всего прибор покажет другую – более точную цифру, к примеру, 0,97 или 1,04.
  • Если надо проверить сопротивление детали, которая впаяна в плату, то как минимум один из ее выводов надо выпаивать. В противном случае прибор покажет неправильный результат, так как с высокой долей вероятности параллельно проверяемой детали на схеме есть другие проводники.

Если проверяется элемент с несколькими выводами, то эту деталь надо полностью выпаивать из схемы.

  • Человеческое тело проводит ток и обладает определенным электрическим сопротивлением. Поэтому, как и в случае с впаянными в плату деталями, надо исключить возможность их контакта с посторонними предметами – в данном случае это руки замеряющего. В крайнем случае можно прижимать пальцами одной руки контакт к щупу, но прикасаться другой рукой ко второму категорически недопустимо – результат измерений в таком случае будет заведомо неверным.

  • В ряде случаев надо учитывать переходное сопротивление контактов – даже чистый припой или ножки неиспользованных радиодеталей со временем может покрываться оксидной пленкой, поэтому место контакта желательно хотя бы минимально зачистить или процарапать концом щупа.

Как проверить сопротивление провода наглядно показано на видео:

Как измерять сопротивление мультиметром – итоги

Управление современных цифровых мультиметров, да и большинство аналоговых, сделано максимально удобным для оператора и не требует глубоких познаний. Оно интуитивно понятно даже непрофессионалу без профильного образования – зачастую для освоения и правильного использования прибора достаточно вспомнить школьные уроки физики по построению и проверке электроцепей. Желательно при проведении измерений помнить про перечисленные выше нюансы, ведь они в любом случае «вылезут» в процессе использования мультиметра.

Как устроен и работает стрелочный и цифровой мультиметр

Домашний мастер при ремонте квартиры своими руками сталкивается с необходимостью подключения светильников, розеток и выключателей по разным схемам. Такая деятельность требует выполнения электрических измерений и знания основных правил безопасности при работе под напряжением.

Наши советы помогут вам оптимально выбрать мультиметр для этих целей и понять основные правила безопасной работы с ним как в бытовой электропроводке, так и для ремонта подключаемых к ней приборов.

В материале статьи сравниваются два типа устройств измерителей: стрелочных аналоговых и цифровых. Это позволит оценить различные технологии замеров, сравнить их возможности, сделать выбор подходящей конструкции.


Содержание статьи

Назначение

Составное слово мультиметр обозначает своей первой частью «мульти» — много функций, которые выполняет этой прибор, а второй «метр» – измерение электрических величин.


Он позволяет определять:

  • значение действующего напряжения;
  • силу протекающего тока;
  • электрическое сопротивление подключенной цепи;
  • некоторые другие параметры.

Следует учесть, что прибор может иметь другие названия:

  1. авометр, обозначающее сокращение от ампер, вольт, ом измерение;
  2. или тестер, присвоенное первым аналоговым моделям.

На техническом языке его называют прибор многофункциональный измерительный.

Принципы измерения электрических величин

Поясняющая картинка из интернета с человечками призвана объяснить взаимосвязь процессов, происходящих в электрике, которые позволяет анализировать мультиметры любой конструкции.

Напряжение источника в вольтах старается пропихнуть ток в амперах через оказываемое ему противодействие сопротивлением в омах. Для анализа этих трех задач в мультиметр включены 3 отдельных измерительных прибора:

  • амперметр;
  • вольтметр;
  • омметр.

Кратко рассмотрим их функции.

Как работает амперметр

За основу действия аналоговых приборов принята измерительная головка магнитоэлектрической системы.

При протекании через нее электрического тока поворачивается подвижная рамка с противодействующей пружиной и прикрепленной к ним стрелкой, указывающей на шкале его силу в микроамперах — тысячных долях ампера. На таком диапазоне протекают токи через измерительную головку.

Однако амперметр замеряет не доли ампера, а целые и даже значительно большие значения. Такие величины тока способны выжечь все токопроводящие магистрали головки. Чтобы этого не произошло, их ограничивают параллельным подключением калиброванного электрического сопротивления, называемого шунтом.

Принцип шунтирования дополнительным сопротивлением уменьшает величину протекающего через головку тока и делает его пропорциональным входному значению. За счет этого шкалу градуируют в амперах, а не в тысячных его долях.

В цифровых приборах используются датчики токи, которые работают по микропроцессорным технологиям.

Устройство вольтметра

Та же измерительная головка подключается последовательно к добавочным сопротивлениям — токоограничивающим резисторам. Шкала прибора градуируется в вольтах.


Переключатель режимов у амперметра и вольтметра позволяет расширять пределы измерения.

Цифровой вольтметр работает от датчика напряжения.

Конструкция омметра

Принцип замера сопротивления раскрыт в статье о прозвонке электрической цепи тестером, многофункциональным индикатором.

Омметр также работает с помощью измерительной головки.

Для этого используется встроенный источник напряжения, который выдает строго эталонную величину. Ее при подготовке омметра к работе необходимо вручную откалибровать.

Замеряемое сопротивление подключается к гнездам прибора. Через него проходит ток, ограничивающийся в зависимости от номинала резистора. Он отклоняет стрелку омметра на величину, пропорциональную значению электрического сопротивления.

Шкала омметра просто градуируется в омах.

Цифровые приборы вычисляют значение сопротивления по результатам информации, получаемой от датчиков тока и напряжения, но работают также от встроенного источника питания. Ручная калибровка им не требуется.

Разновидности мультиметров

Аналоговые приборы

Рассмотрим на примере тестера Ц4324.


Сразу бросаются в глаза многофункциональная шкала в несколько рядов и переключатели режимов с большим рабочим диапазоном.

Заводская схема внутренних соединений представлена на фото ниже.

Более подробно назначение шкалы измерительной головки показано на картинке.

При каждом замере необходимо анализировать положение стрелки на определённом диапазоне, соответствующем роду току и проверяемому сигналу.

Положения центрального переключателя разбиты на три главных сектора (амперметра, вольтметра и омметра) выделенные красными стрелками. При работе следует определять не только диапазон измеряемой величины, но и форму сигнала.

Цифровые приборы

Внутренняя конструкция этого типа мультиметра намного сложнее, а внешние органы выполнены проще для пользователя. В качестве образца выберем одну из типовых моделей с минимальным количеством автоматических настроек.

Вместо стрелочного указателя и сложной шкалы работает дисплей, а положением центрального переключателя можно выбрать все режимы измерения в любом секторе.

Подключение измерительных проводов выполняется к двум гнездам из трех:

  • центральное — общее;
  • левое — используется для замера токов более 10 ампер;
  • правое — во всех остальных случаях.

Способы электрических замеров

Любой мультиметр сам ничего не измеряет. Он показывает только те величины, которые подготовил пользователь в созданном им режиме. Ошибки показаний чаще всего связаны с невнимательной работой человека.

Рассмотрим однотипные операции, которые необходимо выполнять на стрелочном и цифровом мультиметре.

Измерения тестером Ц4324

Замер напряжения
Работа с источниками постоянного тока

Выбираем соответствующий режим нажатием средней кнопки снизу и выставляем предел измерения больший, чем напряжение у замеряемой батарейки — 3 V.


Потребуется оценить полярность подключения проводов. Если пустить ток в обратном направлении через измерительную головку, то стрелка просто упрется в стопор слева от нуля. Замер не получится.

Для снятия отсчета необходимо выбрать правильно ту шкалу напряжения, на которой стоит знак постоянного тока. Следует учесть ее кратность на соответствующем положении переключателя.

Работа с источниками переменного тока

Обращаем внимание, что подобная операция относится к опасной и требует повышенного внимания.


Нажимаем до фиксации правую кнопку снизу со значком «~». Выбираем центральным переключателем соответствующий режим вольтметра и на нем положение 300 V. Только после этого устанавливаем концы в контакты розетки.

Со шкалы снимаем показания 250 V. Методика пользования ею та же, как и в предыдущем случае.

Замер тока

Положение переключателей и работа со шкалой выполняется по предыдущей методике.


Пальчиковая батарейка на 1,5 V выдала на лампочку 6,3 V ток 142 мА.

Замер сопротивления

В этом режиме важно:

  • проверить выставление стрелки на ноль, используя регулятор натяжения пружины измерительной головки, расположенный под стрелкой;
  • установить калиброванную величину источника питания ручкой потенциометра «Установка 0», размещенного в самой нижней части на лицевой стороне;
  • обеспечить расположение корпуса строго по горизонту.

Для измерения потребуется нажать одновременно две левых кнопки и установить переключатель на значок омов. Отсчет показания по шкале Ω получился 1,5. Такое сопротивление у нити накаливания в холодном состоянии.

Режим измерения сопротивлений мультиметром создан для проверки резисторов и других элементов радиоэлектронных устройств. Он не предназначен для оценки качества изоляции диэлектрического слоя. Мощность источника питания недостаточна для подобного измерения.

Оценку сопротивления изоляции кабелей и проводов выполняют специальными приборами, питающимися от мощных источников: ручных генераторов или бытовой сети 220 либо встроенных преобразователей с комплектом батареек. Их называют мегаомметрами.

Три приведенных опыта с малогабаритной лампочкой накаливания и батарейкой позволяют показать, что мощность источника энергии и потребителя следует правильно подбирать по нагрузке и напряжению.

1,5 V у батарейки и 6,3 у лампочки — явное несоответствие. Источник работает в аварийном режиме и не справляется с задачей: нить еле-еле светится. Ему искусственно создан режим перегрузки.

Аналогичный случай может произойти и в бытовой сети 220, где защиту от перегрузок выполняет автоматический выключатель, снимающий питание с оборудования с выдержкой времени.

Подключая любой потребитель в электрическую сеть всегда оценивайте его возможность надежной работы и способность защит устранять аварийные ситуации.

Измерения цифровым мультиметром

Замер напряжения
Работа с источниками постоянного тока

Потребуется только установить центральный переключатель в положение замера напряжения на соответствующем пределе (=2 V), вставить провода в гнезда прибора и подключить их к проверяемой батарейке. Результат сразу отображается на табло.

Если полярность подключения источника к мультиметру перепутана, то на табло отобразится знак минус. Значит замер надо повторить, перевернув провода на батарейке.

Этот прием используют для определения полярности источника.

Когда замер выполняется на большем пределе, то точность результата будет занижена. Необходимо соблюдать соответствие величин.

Работа с источниками переменного тока

Вначале переключатель режимов устанавливают в положение «~600 V», а затем проверяют напряжение в розетке.


У нас получился результат 231 вольт.

Замер тока

Мультиметр врезают в цепь тока, предварительно переключив его в режим амперметра и установив на соответствующую позицию измерений. Мы имеем показание 145 мА на пределе 200.


Знак минус перед значением тока свидетельствует о том, что полярность подключения проводов прибора в схему перепутана. Ток через него идет в обратном направлении.

Электрикам, часто сталкивающимися с измерениями, рекомендуем приобрести мультиметр с разъемным магнитопроводом трансформатора тока —клещами. Им удобно выполнять безразрывное подключение и быстрый замер.

Замер сопротивления

Центральный переключатель мультиметра установлен в положение 200 Ω, а результат 9,75 отображен на табло.


Таким же способом прибор работает на шкале kΩ. На приведенном фото даже завышен предел измерения сопротивления. На результате это особенно не сказывается, хоть и влияет.

Режим прозвонки

Цифровой мультиметр в отличие от аналогового стрелочного имеет такую дополнительную функцию. Она позволяет просто определять наличие электрического контакта внутри проверяемой цепи.

В замкнутой и разомкнутой схеме меняется индикация на табло, а у многих моделей приборов дополнительно появляется звуковой сигнал.

Режим прозвонки создан для анализа маленьких сопротивлений, характерных для цепей тока. Но им не стоит пользоваться в цепях напряжения. Особенно он удобен для проверки полупроводниковых элементов.

Режим генератора

Еще одна полезная функция для радиолюбителей, называемая на их сленге «пищалкой». Мультиметр выдает высокочастотные сигналы, которые позволяют проверять тракты звуковых усилителей и различные каналы передатчиков или приемников.

У владельцев стрелочных приборов такой функции нет. Они вынуждены делать подобный генератор своими руками.

Проверка транзисторов

Еще одна полезная функция цифрового мультиметра, которая также встречается на более сложных конструкциях стрелочных моделей.

Для проверки биполярного транзистора достаточно правильно вставить его ножки в соответствующее гнездо, учитывающее структуру p-n-p или n-p-n полупроводникового перехода. Для этого создано четыре контактных отверстия, в которые устанавливают ножки за счет поворота корпуса в одну из сторон.

У исправного транзистора сразу высвечивается коэффициент усиления h31.


Эта же функция на стрелочных тестерах требует снятия показаний и выполнения математических расчетов.

Основные правила безопасности

Мультиметр создан для измерения электрических величин и позволяет работать под напряжением. Его корпус и провода выполнены с соответствующей степенью защиты как по классу IP, так и по нормативам электрической безопасности от поражения током.

Качество защиты цифровых приборов выше, а их дизайн более продуман. Однако, даже при их пользовании следует быть внимательным и осторожным, соблюдать рекомендации производителя.

Любой цифровой мультиметр можно вывести из строя неправильным обращением при его несомненных преимуществах перед стрелочным прибором:

  • работе встроенных защит «от дурака», которые отключают схему от проникновения опасных токов, созданных при всех режимах измерения;
  • повышенной диэлектрической прочности изоляции.

Стрелочные старые тестеры требуют еще больше внимания: при неправильном подключении к цепям токам или напряжения, особенно в бытовой сети 220, элементы их внутренней схемы выгорают. Если калибровочные резисторы еще можно заменить, то с контактами переключателей и кнопок ситуация ремонта усугубляется.

Но чаще всего у них выходит из строя токопроводящая пружинка или обмотка измерительной головки. В этой ситуации ремонт обходится дороже покупки нового цифрового мультиметра.

Рекомендуем посмотреть видеоролик владельца Andrey Tonurwator “Как пользоваться мультиметром”.

Ждем комментариев на статью и напоминаем, что сейчас ей удобно поделиться с друзьями в соц сетях.

Полезные товары

Принцип измерения сопротивления изоляции — Морской флот

/

/

Принцип измерения сопротивления изоляции

Евгений Иванов, сопредседатель проблемного комитета «Электробезопасность» Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности, д. т. н., профессор кафедры безопасности жизнедеятельности СПГЭТУ «ЛЭТИ»,Анатолий Дьячков, инженер-электрик

Физическая природа сопротивления изоляции электротехнических изделий и электроустановок была раскрыта в статье «Электроустановкам необходимо обеспечить электробезопасность» («Новости электротехники» № 4/10).Теперь рассмотрим методы измерения сопротивления изоляции.

Сопротивления изоляции распределены по сети. Обычно оперируют значениями эквивалентных величин. Вследствие этого линии связи между токоведущими частями и корпусом, показанные в упомянутой статье на схемах замещения (рис. 2), и соответствующие им подключения элементов к фазам (полюсам) сети и земле в природе отсутствуют. Поэтому измерить значение сопротивления изоляции непосредственным подключением какого-либо прибора к схемным линиям связи не представляется возможным. По этой причине обычно используют косвенные методы измерений – активные (с применением вспомогательного источника напряжения) или пассивные (с использованием рабочего напряжения сети в качестве оперативного напряжения).
В сетях с заземленной нейтралью выполняют периодический контроль при снятом рабочем напряжении, а в сетях, изолированных от земли, согласно п. 1.6.12 Правил устройства электроустановок – автоматический контроль под рабочим напряжением.
Представление о значении сопротивления изоляции дает лишь сила тока в измерительной цепи в установившемся режиме, так как в первые моменты после приложения измерительного напряжения, а также при каждом изменении структуры и состава сети (например, при подключении новых электроприемников) в измерительной цепи протекают токи переходных режимов, обусловленные перезарядом емкости полюсов сети относительно корпуса или зарядом емкости подключаемого участка сети. Кроме того, на результат измерений оказывает влияние рабочее напряжение электроустановки.
Правильный результат может быть получен лишь при соответствии принятого метода измерений параметрам контролируемой сети. Без соблюдения этого условия в одной и той же сети при

Омметр — Википедия. Что такое Омметр

Омме́тр (Ом + др.-греч. μετρεω «измеряю») — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (омических) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.

Классификация и принцип действия

Классификация

  • По исполнению омметры подразделяются на щитовые, лабораторные и переносные
  • По принципу действия омметры бывают магнитоэлектрические — с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическим логометром (мегаомметры) и электронные — аналоговые или цифровые

Магнитоэлектрические омметры

Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания, с помощью магнитоэлектрического микроамперметра. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких мегаом измеритель (микроамперметр с добавочным сопротивлением), источник постоянного напряжения и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе равна: I = U/(r0 + rx), где U — напряжение источника питания; r0 — сопротивление измерителя (сумма добавочного сопротивления и сопротивления рамки микроамперметра).

Согласно этой формуле, магнитоэлектрический омметр имеют нелинейную шкалу. Кроме того, она является обратной (нулевому значению сопротивления соответствует крайнее правое положение стрелки прибора). Перед началом измерения сопротивления необходимо выполнить установку нуля (скорректировать величину r0) специальным регулятором на передней панели при замкнутых входных клеммах прибора, для компенсации нестабильности напряжения источника питания.

Поскольку типичное значение тока полного отклонения магнитоэлектрических микроамперметров составляет 50..200 мкА, для измерения сопротивлений до нескольких мегаом достаточно напряжения питания, которое даёт встроенная батарейка. Более высокие пределы измерения (десятки — сотни мегаом) требуют использования внешнего источника постоянного напряжения порядка десятков — сотен вольт.

Для получения предела измерения в единицы килоом и сотни ом, необходимо уменьшить величину r0 и соответственно увеличить ток полного отклонения измерителя путём добавления шунта.

При малых значениях rx (до нескольких ом) применяется другая схема: измеритель и rx включают параллельно. При этом измеряется падение напряжения на измеряемом сопротивлении, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению, (при условии I=const).

  • ПРИМЕРЫ: М419, М372, М41070/1

Логометрические мегаомметры

Мегаомметр М1101М


Основой логометрических мегаомметров является логометр, к плечам которого подключаются в разных комбинациях (в зависимости от предела измерения) образцовые внутренние резисторы и измеряемое сопротивление, показание логометра зависит от соотношения этих сопротивлений. В качестве источника высокого напряжения, необходимого для проведения измерений, в таких приборах обычно используется механический индуктор — электрогенератор с ручным приводом, в некоторых мегаомметрах вместо индуктора применяется полупроводниковый преобразователь напряжения.

  • ПРИМЕРЫ: ЭС0202, М4100

Аналоговые электронные омметры

Принцип действия электронных омметров основан на преобразовании измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение с помощью операционного усилителя. Измеряемый объект включается в цепь обратной связи (линейная шкала) или на вход усилителя.

  • ПРИМЕРЫ: Е6-13А, Ф4104-М1

Цифровые электронные омметры

Цифровой омметр Щ34 Микроомметр MOM600A

Цифровой омметр представляет собой измерительный мост с автоматическим уравновешиванием. Уравновешивание производится цифровым управляющим устройством методом подбора прецизионных резисторов в плечах моста, после чего измерительная информация с управляющего устройства подаётся на блок индикации.

  • ПРИМЕРЫ: ОА3201-1, Е6-23, Щ34

Измерения малых сопротивлений. Четырёхпроводное подключение

При измерении малых сопротивлений может возникать дополнительная погрешность из-за влияния переходного сопротивления в точках подключения. Чтобы избежать этого применяют т. н. метод четырёхпроводного подключения. Сущность метода состоит в том, что используются две пары проводов: по одной паре на измеряемый объект подаётся заданный ток, с помощью другой пары производится измерение напряжения на объекте, пропорционального силе тока и сопротивлению объекта. Провода подсоединяются к выводам измеряемого двухполюсника таким образом, чтобы каждый из токовых проводов не касался непосредственно соответствующего ему провода напряжения, при этом получается, что переходные сопротивления в местах контактов не включаются в измерительную цепь.

Наименования и обозначения

Видовые наименования

  • Микроомметр — омметр с возможностью измерения очень малых сопротивлений (менее 1мОм)
  • Миллиомметр — омметр для измерения малых сопротивлений (единицы — сотни миллиом)
  • Мегаомметр (устар. мегомметр) — омметр для измерения больших сопротивлений (единицы — сотни мегаом)
  • Тераомметр — омметр для измерения очень больших сопротивлений (единицы — сотни тераом)
  • Измеритель сопротивления заземления — специальный омметр для измерения переходных сопротивлений в устройствах заземления

Обозначения

Омметры обозначаются либо в зависимости от системы (основного принципа действия), либо по ГОСТ 15094

  • Мхх — приборы магнитоэлектрической системы
  • Фхх, Щхх — приборы электронной системы
  • Е6-хх — измерители сопротивлений, маркировка по ГОСТ 15094

Основные нормируемые характеристики

Другие средства измерения сопротивлений

Измерение сопротивления по постоянному току

  • Измерительный мост — обеспечивает весьма высокую точность, но неудобен из-за необходимости ручного уравновешивания
  • Магазин сопротивлений, катушки электрического сопротивления — измерение производится методом сравнения, с помощью замещения измеряемого объекта
  • Мультиметр (тестер) — комбинированный прибор для измерения напряжения, силы тока и сопротивления

Измерение сопротивления по переменному току

  • Измеритель иммитанса — измерения сопротивления на частотах от десятков герц до нескольких мегагерц
  • Высокочастотный (векторный) измеритель импеданса — измерения сопротивления на частотах сотни килогерц — сотни мегагерц
  • Измеритель добротности — измерения сопротивления косвенным методом на частотах от 1 кГц до нескольких сотен мегагерц
  • Измеритель полных сопротивлений — измерения сопротивления нагрузки линии на частотах в десятки — сотни мегагерц
  • Измерительная линия — измерения сопротивления нагрузки линии на частотах в сотни — тысячи мегагерц

Литература и документация

Литература

  • Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л.:Энергоатомиздат, 1983
  • Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.:Сов. радио, 1979
  • Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К. К. Илюнина — Л., 1973

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 22261—94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия»
  • ГОСТ 23706-93
  • ГОСТ 8.366—79 «Государственная система обеспечения единства измерений. Омметры цифровые. Методы и средства поверки»
  • ГОСТ 8.409—81 «Государственная система обеспечения единства измерений. Омметры. Методы и средства поверки»

Ссылки

См. также

Измерение сопротивлений.

При измерении сопротивлений в зависимости от их значений и необходимой точности измерения применяются различные способы.

Измерение сопротивлений методом амперметра – вольтметра. Метод определения сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра является косвенным, так как в этом случае по показаниям приборов Iи U, пользуясь законом Ома, находят искомое сопротивление:

 

(1)

 

При измерении сопротивления этим методом приборы могут быть включены двумя способами (рис. 1), причем и в том, и в другом случае результаты не будут точными, если не ввести соответствующие поправки.

Рисунок 1 Схема измерения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра.

 

Когда на схеме рис. 1 переключатель находится в положении 1, ошибка в определении сопротивления rXобусловливается тем, что вольтметр измеряет не только напряжение на сопротивлении, но и потерю напряжения в сопротивлении амперметра rA. Когда измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра (rX»rA), тогда падением напряжения в сопротивлении rA можно пренебречь и вычислять искомое сопротивление непосредственно по показаниям приборов по формуле (1). Если же сопротивления (rX≈rA), соизмеримы по значению, то для получения более точного результата необходимо пользоваться формулой:

 

(2)

 

Когда на схеме (рис. 1) переключатель находится в положении 2, ошибка в определении сопротивления rX обусловливается тем, что амперметр показывает сумму двух токов, один из которых (IX)проходит через неизвестное сопротивление rX, другой (IU) проходит через вольтметр: I=IX+IU. Если при этом измеряемое сопротивление значительно меньше сопротивления вольтметра (rX«rU), то током IU, проходящим через вольтметр, можно пренебречь и искомое сопротивление можно вычислить непосредственно по показаниям приборов, воспользовавшись формулой (1). Если же эти сопротивления соизмеримы по значению, то для получения более точного значения rX пользуются формулой:

 

(3)

 

Рассмотренный косвенный метод измерения сопротивлений не всегда удобен, так как требует затрат времени на дополнительные вычисления. Кроме того, он отличается невысокой точностью из-за влияния внутренних сопротивлений приборов.

 

Измерение сопротивлений омметром. Для непосредственного измерения сопротивлений служат специальные приборы – омметры, которые представляют собой комбинацию магнитоэлектрического миллиамперметра и специальной измерительной схемы (рис. 2).

Рисунок 2. Схема измерения омметра.

 

Шкалу такого прибора градуируют в омах. На схеме (рис. 2) последовательно с миллиамперметром rA включены резистор с сопротивлением rX, регулируемый добавочный резистор с сопротивлением rР и источник питания. В этом случае шкала прибора обратная, так как с увеличением измеряемого сопротивления ток в приборе уменьшается:

 

(4)

 

где Uрабочее напряжение омметра. При неизменном Uпоказание прибора зависит только от измеряемого сопротивления rX, так как каждому значению rX соответствует определенное значение тока IX. Это позволяет шкалу миллиамперметра отградуировать в омах.

Показания омметров зависят от значения э. д. с. источника питания, которая с течением времени уменьшается, что является существенным недостатком этих приборов. Для того чтобы при изменении э. д. с. источника рабочее напряжение U оставалось постоянным, омметры снабжают специальным добавочным сопротивлением rР, с помощью которого регулируют прибор перед измерением (регулировка нуля).

 

На практике чаще всего применяются омметры, показания которых не зависят от э. д. с. источника питания. В качестве таких омметров используют магнитоэлектрические логометры – приборы, у которых отсутствует механическое устройство для создания противодействующего момента. Магнитоэлектрический логометр состоит из двух катушек, закрепленных на одной оси под углом 90° и жестко связанных друг с другом.

Катушки помещены в поле постоянного магнита (рис. 10.12).

Рисунок 2. Устройство логометра.

 

Токи к ним подводятся от общего источника питания через гибкие проводники, которые практически не создают противодействующего момента. Последовательно с одной из катушек включен постоянный добавочный резистор с сопротивлением rД а в цепь другой катушки – резистор с измеряемым сопротивлением rX. Катушки с последовательно включенными сопротивлениями образуют две параллельные цепи. При этом токи, протекающие через катушки, соответственно равны и , где r1, и r2соответственно сопротивления катушек.

Под действием токов, протекающих через катушки, создаются два вращающих момента, направленных встречно друг другу и зависящих от положения катушек в пространстве и

где – коэффициенты пропорциональности, зависящие от положения катушек в магнитном поле; α – угол отклонения плоскости катушки 1 относительно вертикальной оси OO¢.

 

Под влиянием вращающих моментов подвижная система прибора поворачивается до тех пор, пока не окажется в равновесном состоянии при М12.Отсюда или

(5)

 

Из (5) следует, что отклонение подвижной системы прибора определяется только отношением токов. Угол отклонения подвижной системы прибора при неизменных значениях сопротивлений r1,r2,rД, зависит только от измеряемого сопротивления rX и не зависит от напряжения источника питания. Последнее обстоятельство является существенным при использовании логометров в качестве приборов, предназначенных для измерения неэлектрических величин.

В цепях переменного тока применяют логометры электромагнитной и электродинамической систем. Логометры электромагнитной системы используют для измерения частоты, емкости, индуктивности и других величин. Электродинамические логометры применяют для измерения различных величин в цепях переменного тока. В частности, их широко используют в качестве фазометров.

 

 

Измерение сопротивлений мостовым методом. Мостовой метод (рис. 3) позволяет наиболее точно измерять сопротивления.

Рисунок 3. Схема мостового измерения сопротивлений.

 

В одно из плеч моста включают резистор с сопротивлением rX, а в другие три плеча – регулируемые и известные по значению сопротивления r1,r2,r3. К точкам моста а и b подключен источник питания постоянного тока, а в диагональ моста между точками c и д включен магнитоэлектрический гальванометр Г. При измерении сопротивления rX значения трех других сопротивлений изменяют таким образом, чтобы наступило равновесие моста, при котором ток в цепи гальванометра становится равным нулю. Равновесие моста наступает при условии, когда разность потенциалов между точками с и д равна нулю. Поэтому при равновесном состоянии моста как через плечи ас и сb проходят одинаковые токи: I1=I2; так и через плечи ад и дb: I3=I4. Исходя из этого, для схемы (рис.3) можно записать:

(6)

 

Наряду с уравновешенными мостами для измерения сопротивлений широко применяются неуравновешенные мосты, позволяющие более быстро производить измерение сопротивлений (но менее точно, так как их показания зависят от стабильности напряжения источника питания). Значение измеряемого сопротивления в этих мостах определяют непосредственно по показаниям прибора. В неуравновешенных мостах часто используют в качестве измерительного прибора магнитоэлектрические логометры, позволяющие повысить точность измерения.

Уравновешивание мостов можно производить вручную или автоматически. Автоматическое уравновешивание применяют в тех случаях, когда необходимо следить за изменением измеряемого сопротивления и управлять его значением.


Похожие статьи:

Техническая информация

Napson — единственный поставщик в мире, который производит и продает 2 вида оборудования для измерения сопротивления.

Типы контактов с 4-точечным зондом и бесконтактные типы, например, для измерения вихретоковых измерений.

Вот принципы электрического сопротивления, которые могут быть измерены системами измерения сопротивления Напсона.

* Если вам нужен PDF-файл [Принципы измерения и методы измерения сопротивления], щелкните баннер следующим образом.

Определение измерения сопротивления

Как правило, электрическое сопротивление (сопротивление) используется для оценки проводимости (легкости электропроводности) вещества или материала.

«В качестве основы для оценки электрического сопротивления используется единица Ω (Ом)».

Электрическое сопротивление, = Ом (Ом)

R = V / I * V = напряжение I = ток

Сопротивление изоляции, например, измеренное цифровым мультиметром (измерителем сопротивления изоляции), обозначается единицей измерения, Ом.

Электрическое сопротивление для измерения полупроводников или тонких пленок определяется стандартами, такими как SEMI (ASTM) и JIS.

Удельное сопротивление = Ом · см (Ом_сантиметр)

[или удельное электрическое сопротивление, объемное сопротивление]

Удельное сопротивление используется для «объемного сопротивления» вещества.

Этот термин используется, когда он выражает электрическое сопротивление определенного материала, такого как силиконовая пластина, объемная пластина или проводящий резиновый пластик.

Электрическое сопротивление: Когда удельное электрическое сопротивление равно ρ, длина равна L, а площадь поперечного сечения проводника равна A

R предоставлен;

R = ρ × [L / A]

Где ρ определяется как

ρ = V / I × [A / L]

* Когда единица измерения установлена ​​на Ом-см, объем отображается в кубических единицах, например, 1 см x 1 см x 1 см.

Может отображаться в Ом-м (омметр) в зависимости от объекта измерения.

Сопротивление листа = Ω / □ (Ом на квадрат)

«Поверхностное сопротивление» материала

Этот термин используется, когда он выражает электрическое сопротивление листа (такого как тонкая пленка или пленкообразное вещество).

Когда он выражает трехмерную проводимость, сопротивление дает

R = ρ × L / A = L / W × ρs

Когда длина образца [L] и ширина [W] равны, сопротивление [R] и сопротивление листа [ρ] станут равными.

«Кроме того, сопротивление листа [ρs] — это величина, которая делит удельное сопротивление [ρ] на толщину [t]».

Контакт: измерение с 4-точечным датчиком

Здесь описывается принцип измерения сопротивления для контактного типа (метод измерения 4-точечным датчиком).

Четыре металлических стержня зонда прикладываются к поверхности образца, выстраиваясь в линию, и пропускают ток через два крайних контакта зонда.

Когда измеряется разность потенциалов между штырями промежуточного зонда жгута, удельное сопротивление (или сопротивление листа) можно найти из показанного уравнения.

* Измерение удельного сопротивления и сопротивление листа — это один и тот же принцип измерения.

Измерительные системы с 4-точечным датчиком производства Napson служат в качестве метода измерения и метода компенсации, основанного на стандартах JIS и ASTM (SEMI).

Эта система используется в качестве промышленной стандартной системы измерений пользователями кремниевых пластин / слитков в Японии и Азии.

Кроме того, он обеспечивает прослеживаемость к стандартам NIST (Национальный институт стандартных технологий [США]) и образцам удельного сопротивления.

Приборы / системы поставляются после калибровки и тщательного тестирования со стандартными образцами на заводе.

Принцип измерения (удельное сопротивление)

Принцип измерения (сопротивление листа)

http://www.monozukuri.org/mono/db-dmrc/pvdcvddb/outline/evaluation/fourprobeelectricalresistivity.html

4-точечный измерительный прибор Napson соответствует требованиям следующих японских промышленных стандартов (JIS) и Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM).

Промышленные стандарты Японии
JIS H 0602-1995
Метод испытания удельного сопротивления кристаллов кремния и кремниевых пластин с помощью четырехточечного зонда
JIS K 7194-1994
Метод определения удельного сопротивления проводящих пластиков с помощью четырехточечной матрицы зондов
Американское общество испытаний и материалов
ASTM F 84-99 (SEMI MF84)
Стандартный метод испытаний для измерения удельного сопротивления кремниевых пластин с помощью проточного четырехточечного зонда
ASTM F 374-00a
Стандартный метод испытания листового сопротивления эпитаксиального, диффузного, поликремния и ионно-имплантированных слоев кремния с использованием линейного четырехточечного зонда с процедурой однократной конфигурации
ASTM F 390-11
Стандартный метод испытания листового сопротивления тонких металлических пленок с коллинеарной решеткой из четырех зондов
ASTM F 1529-97
Стандартный метод испытаний для оценки однородности сопротивления листа с помощью поточного четырехточечного зонда с процедурой двойной конфигурации

Бесконтактный; Измерение вихревых токов

Здесь описывается принцип измерения сопротивления для бесконтактного типа (метод вихревых токов).

(* В изделиях Napson также имеются инструменты для других методов бесконтактного измерения сопротивления в соответствии с диапазоном сопротивления. Пожалуйста, укажите здесь. Свяжитесь с нами, чтобы узнать о принципах бесконтактного измерения, отличных от вихретокового метода.)

Бесконтактный метод (метод вихревых токов) выполняет измерение удельного сопротивления и сопротивления листа с использованием вихревого тока, возникающего в результате электромагнитной индукции внутри образца.

Вихревой ток — это круговой ток, который образуется в проводнике из-за электромагнитной индукции (закон Ленца), когда магнитный поток, проходящий по проводнику, изменяется.

Магнитный поток изменяется путем добавления высокочастотной составляющей между датчиками (магнитное тело), ​​установленными на обоих

сторон (верхняя и нижняя стороны) между фиксированным зазором, где вихревой ток протекает через образец, вставленный между зазорами.

(* Napson может предложить другие модели с односторонним датчиком)

В это время вихревой ток течет в направлении, которое сопротивляется изменению магнитного потока за счет электромагнитной индукции [закон Ленца].

Pc = Et ・ I = Et (Io + Ie)

Pc: высокочастотная потребляемая мощность I: высокочастотный ток привода Et: высокочастотное напряжение

Io: ток высокочастотного привода [без выборки] Ie: ток высокочастотного привода [при измерении выборки]

Поглощение высокочастотной энергии в образце генерируемым вихревым током теряется в виде джоулева тепла.

Удельное сопротивление / листовое сопротивление образца можно измерить бесконтактным методом путем измерения величины поглощения высокочастотной мощности,

, потому что это поглощение и проводимость (обратно пропорциональная удельному сопротивлению) и толщина образца имеют прямую зависимость.

(* Теплота Джоуля настолько мала, что не влияет ни на образец, ни на площадь.)

Кроме того, можно исключить влияние контактного сопротивления в случае типа контакта.

Объяснение бесконтактного (сдвоенные датчики) и неразрушающего контроля (одиночный датчик)

http://www.monozukuri.org/mono/db-dmrc/pvdcvddb/outline/evaluation/eddycurrentelectricalresistivity.html

Как упоминалось выше, удельное сопротивление (или сопротивление листа) измеряется путем введения образца в зазор между зондами.

Следовательно, ограничения на форму зонда зависят от толщины и соответствующего размера образца.

— Ограничение толщины образца: зазор между зондами обычно составляет 2 мм.

— Ограничения размера образца: Большой образец имеет ограничение на измерительную головку.

Napson предлагает технологию одностороннего ручного зонда для измерения больших или толстых образцов с простой и легкой операцией, как показано ниже.

[Система неразрушающего типа (с одним датчиком): EC-80P]

Измерение сопротивления | Статья об измерении сопротивления от The Free Dictionary

Измерение сопротивления

Количественное определение того свойства электропроводящего материала, компонента или цепи, которое называется электрическим сопротивлением.Ом, который является единицей сопротивления Международной системы (СИ), определяется посредством применения закона Ома как электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток 1 ампер. Таким образом, закон Ома может быть использован для определения сопротивления R как отношения постоянного напряжения В к току I , уравнение. (1).

(1) Для объемных металлических проводников, например стержней, листов, проволоки и фольги, это соотношение является постоянным.Для большинства других веществ, таких как полупроводники, керамика и композитные материалы, он может изменяться в зависимости от напряжения, и многие электронные устройства зависят от этого факта. Сопротивление любого проводника дается интегралом выражения (2), где l — длина, (2) A — площадь поперечного сечения и & rgr; удельное сопротивление. См. Электрическое сопротивление, Удельное электрическое сопротивление, Закон Ома, Полупроводник

С 1 января 1990 года все измерения сопротивления во всем мире были привязаны к квантованному стандарту сопротивления Холла, который используется для поддержания сопротивления во всех национальных лабораториях стандартизации.Обычные рабочие эталоны с проволочной обмоткой измеряются в единицах квантованного сопротивления Холла, а затем используются для измерения сопротивления через обычную калибровочную цепочку. Эти рабочие стандарты могут быть измерены в терминах квантованного сопротивления Холла с погрешностью в одно стандартное отклонение примерно 1 часть из 10 8 . См. Эффект Холла

Значение неизвестного сопротивления определяется путем сравнения со стандартным резистором. Мост Уитстона, пожалуй, самый простой и широко используемый прибор для сравнения сопротивления или импеданса.Его главное преимущество заключается в том, что его работа и баланс не зависят от колебаний в поставке. Наибольшая чувствительность достигается, когда все сопротивления одинаковы по величине, и сравнение стандартных резисторов может быть выполнено с повторяемостью примерно 3 части на 10 8 , предел, возникающий из-за теплового шума в резисторах. При использовании направление подачи периодически меняется на обратное, чтобы исключить влияние тепловой или контактной ЭДС.

Мост обычно предназначен для двухполюсных измерений, поэтому он не подходит для наиболее точного измерения при значениях ниже примерно 100 Ом, хотя все же очень удобен для более низких сопротивлений, если потеря точности не имеет значения.Однако мост Уитстона также был разработан для измерения четырехполюсных резисторов. Это предполагает использование вспомогательных весов, и резисторы того же номинала можно сравнить с погрешностями нескольких частей в 10 8 .

Обычно мост будет иметь два плеча декадирования, например, 1, 10, 100, 1000 и 10 000 Ом, и переменное переключаемое плечо декадирования 1–100 000 Ом, хотя встречается множество вариаций. Для измерения резисторов величин, близких к декадным значениям, значительное повышение точности может быть получено путем замещающего измерения, в котором мост используется только как индикатор.Сопоставимые резисторы можно привести к одинаковому значению, подключив более высокое переменное сопротивление к большему из них, и точность этого высокоомного шунта может быть намного меньше, чем точность сравниваемого сопротивления. См. Мост Уитстона

Двойной мост Кельвина — это двойной мост для четырехполюсных измерений, поэтому его можно использовать для очень низких сопротивлений. Помимо использования для точного лабораторного измерения сопротивлений ниже 100 Ом, он очень полезен для определения сопротивления проводящих стержней или стержней или для калибровки в области резисторов с воздушным охлаждением, используемых для измерения больших токов. См. мост Кельвина

Измерение сопротивлений от 10 МОм до 1 терОм (10 12 & OHgr;) или даже выше с мостом Уитстона представляет дополнительные проблемы. Измеряемое сопротивление обычно зависит от напряжения, поэтому необходимо указать измерительное напряжение. Резисторы в плечах передаточного числа должны быть достаточно высокими по номиналу, чтобы они не перегружались. Если установлен защитный электрод, необходимо исключить любой ток, протекающий к защитному устройству из измерительной цепи.Мощность, рассеиваемая в 1-M & OHgr; резистор тогда составляет 10 мВт, а коэффициент моста составляет 10 6 . Ограждение подключено к вспомогательному делителю с таким же соотношением, так что любой ток, протекающий через него, не проходит через детектор. Автоматические измерения могут быть выполнены путем замены передаточных рычагов моста Уитстона программируемыми источниками напряжения. Альтернативный метод, который также можно автоматизировать, заключается в измерении постоянной времени RC неизвестного резистора R в сочетании с конденсатором известного значения C .

Очевидный и прямой способ измерения сопротивления — одновременное измерение напряжения и тока, и это обычное дело для очень многих индикаторных омметров и многодиапазонных измерителей. В большинстве цифровых приборов, которые обычно также являются цифровыми измерителями напряжения, резистор питается от цепи постоянного тока, а напряжение на нем измеряется цифровым измерителем напряжения. Это удобное устройство для измерения с четырьмя выводами, так что можно использовать длинные провода от прибора до резистора без возникновения ошибок.Простейшие системы, используемые в пассивных стрелочных приборах, измеряют ток напрямую через счетчик, который настраивается на полное отклонение с помощью дополнительного резистора, включенного последовательно с батареей. Это дает нелинейную шкалу ограниченной точности, но достаточную для многих практических приложений. См. Измерение тока, Измерение напряжения

Краткая физическая энциклопедия МакГроу-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc.

Измерение сопротивления

[ri′zis · təns ‚mezh · ər · mənt] (электричество)

Количественное определение этого свойства электропроводящего материала, компонента или цепи, называемого электрическое сопротивление.

Словарь научных и технических терминов McGraw-Hill, 6E, Copyright © 2003, McGraw-Hill Companies, Inc.

Измерение сопротивления

Количественное определение этого свойства электропроводящего материала, компонента или цепи, называемого электрическим сопротивление. Ом, который является единицей сопротивления Международной системы (СИ), определяется посредством применения закона Ома как электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток 1 ампер.Таким образом, закон Ома может быть использован для определения сопротивления R как отношения постоянного напряжения В к току I , уравнение. (1).

(1) Для объемных металлических проводников, например стержней, листов, проволоки и фольги, это соотношение является постоянным. Для большинства других веществ, таких как полупроводники, керамика и композитные материалы, он может изменяться в зависимости от напряжения, и многие электронные устройства зависят от этого факта. Сопротивление любого проводника дается интегралом выражения (2), где l — длина, (2) A — площадь поперечного сечения и & rgr; удельное сопротивление. См. Закон Ома, полупроводник

С 1 января 1990 года все измерения сопротивления во всем мире относятся к квантованному стандарту сопротивления Холла, который используется для поддержания сопротивления во всех национальных лабораториях стандартизации. Обычные рабочие эталоны с проволочной обмоткой измеряются в единицах квантованного сопротивления Холла, а затем используются для измерения сопротивления через обычную калибровочную цепочку. Эти рабочие стандарты могут быть измерены в терминах квантованного сопротивления Холла с погрешностью в одно стандартное отклонение примерно 1 часть из 10 8 .

Значение неизвестного сопротивления определяется путем сравнения со стандартным резистором. Мост Уитстона, пожалуй, самый простой и широко используемый прибор для сравнения сопротивления или импеданса. Его главное преимущество заключается в том, что его работа и баланс не зависят от колебаний в поставке. Наибольшая чувствительность достигается, когда все сопротивления одинаковы по величине, и сравнение стандартных резисторов может быть выполнено с повторяемостью примерно 3 части на 10 8 , предел, возникающий из-за теплового шума в резисторах.При использовании направление подачи периодически меняется на обратное, чтобы исключить влияние тепловой или контактной ЭДС.

Мост обычно предназначен для двухполюсных измерений, поэтому он не подходит для наиболее точного измерения при значениях ниже примерно 100 Ом, хотя все же очень удобен для более низких сопротивлений, если потеря точности не имеет значения. Однако мост Уитстона также был разработан для измерения четырехполюсных резисторов. Это предполагает использование вспомогательных весов, и резисторы того же номинала можно сравнить с погрешностями нескольких частей в 10 8 .

Обычно мост будет иметь два плеча декадирования, например, 1, 10, 100, 1000 и 10 000 Ом, и переменное переключаемое плечо декадирования 1–100 000 Ом, хотя встречается множество вариаций. Для измерения резисторов величин, близких к декадным значениям, значительное повышение точности может быть получено путем замещающего измерения, в котором мост используется только как индикатор. Сопоставимые резисторы можно привести к одинаковому значению, подключив более высокое переменное сопротивление к большему из них, и точность этого высокоомного шунта может быть намного меньше, чем точность сравниваемого сопротивления.

Двойной мост Кельвина — это двойной мост для четырехполюсных измерений, поэтому его можно использовать для очень низких сопротивлений. Помимо использования для точного лабораторного измерения сопротивлений ниже 100 Ом, он очень полезен для определения сопротивления проводящих стержней или стержней или для калибровки в области резисторов с воздушным охлаждением, используемых для измерения больших токов.

Измерение сопротивлений от 10 МОм до 1 тером (10 12 & OHgr;) или даже выше с мостом Уитстона представляет дополнительные проблемы.Измеряемое сопротивление обычно зависит от напряжения, поэтому необходимо указать измерительное напряжение. Резисторы в плечах передаточного числа должны быть достаточно высокими по номиналу, чтобы они не перегружались. Если установлен защитный электрод, необходимо исключить любой ток, протекающий к защитному устройству из измерительной цепи. Мощность, рассеиваемая в 1-M & OHgr; резистор тогда составляет 10 мВт, а коэффициент моста составляет 10 6 . Ограждение подключено к вспомогательному делителю с таким же соотношением, так что любой ток, протекающий через него, не проходит через детектор.Автоматические измерения могут быть выполнены путем замены передаточных рычагов моста Уитстона программируемыми источниками напряжения. Альтернативный метод, который также можно автоматизировать, заключается в измерении постоянной времени RC неизвестного резистора R в сочетании с конденсатором известного значения C .

Очевидный и прямой способ измерения сопротивления — одновременное измерение напряжения и тока, и это обычное дело для очень многих индикаторных омметров и многодиапазонных измерителей.В большинстве цифровых приборов, которые обычно также являются цифровыми измерителями напряжения, резистор питается от цепи постоянного тока, а напряжение на нем измеряется цифровым измерителем напряжения. Это удобное устройство для измерения с четырьмя выводами, так что можно использовать длинные провода от прибора до резистора без возникновения ошибок. Простейшие системы, используемые в пассивных стрелочных приборах, измеряют ток напрямую через счетчик, который настраивается на полное отклонение с помощью дополнительного резистора, включенного последовательно с батареей.Это дает нелинейную шкалу ограниченной точности, но достаточную для многих практических приложений. См. Измерение тока, измерение напряжения

Краткая инженерная энциклопедия МакГроу-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc.

Значения сопротивления изоляции (IR) | Электротехнические примечания и статьи

Введение:

Измерение сопротивления изоляции — это стандартное стандартное испытание, выполняемое для всех типов электрических проводов и кабелей.В качестве производственного испытания это испытание часто используется в качестве приемочного испытания заказчиком, при этом заказчик часто указывает минимальное сопротивление изоляции на единицу длины. Результаты, полученные от IR Test, не предназначены для использования при обнаружении локализованных дефектов в изоляции, как при истинном испытании HIPOT, а скорее дают информацию о качестве материала, используемого в качестве изоляции.

Даже если это не требуется конечному потребителю, многие производители проводов и кабелей используют испытание сопротивления изоляции для отслеживания процессов производства изоляции и выявления возникающих проблем до того, как переменные процесса выйдут за допустимые пределы.

Выбор ИК-тестеров (Megger):

  • Доступны тестеры изоляции с испытательным напряжением 500, 1000, 2500 и 5000 В.
  • Рекомендуемые характеристики тестеров изоляции приведены ниже:
Уровень напряжения ИК-тестер
650 В 500 В постоянного тока
1,1 кВ 1 кВ постоянного тока
3,3 кВ 2.5 кВ постоянного тока
66кВ и выше 5 кВ постоянного тока

Испытательное напряжение для мегомметра:

  • Когда используется напряжение переменного тока, практическое правило: Испытательное напряжение (переменного тока) = (2X напряжение на паспортной табличке) +1000.
  • Когда используется напряжение постоянного тока (наиболее часто используется во всех мегомметрах), Испытательное напряжение (DC) = (2X напряжение с заводской таблички).
Характеристики оборудования / кабеля Испытательное напряжение постоянного тока
24 В до 50 В от 50 В до 100 В
от 50 В до 100 В от 100 В до 250 В
от 100 В до 240 В 250 В до 500 В
440 В до 550 В 500 В до 1000 В
2400 В от 1000 В до 2500 В
4100В от 1000 В до 5000 В

Диапазон измерения мегомметра:

Испытательное напряжение Диапазон измерения
250 В постоянного тока от 0 МОм до 250 ГОм
500 В постоянного тока от 0 МОм до 500 ГОм
1 кВ постоянного тока от 0 МОм до 1 ТОм
2.5 кВ постоянного тока от 0 МОм до 2,5 ТОм
5 кВ постоянного тока от 0 МОм до 5 ТОм

Меры предосторожности при мегомеханике:

Перед мегомгерингом:

  • Убедитесь, что все соединения в испытательной цепи надежны.
  • Проверьте мегомметр перед использованием, дает ли он значение INFINITY , когда он не подключен, и НУЛЬ, когда два терминала соединены вместе и ручка повернута.

Во время мегомера:

  • При проверке заземления убедитесь, что дальний конец проводника не соприкасается, в противном случае проверка покажет нарушение изоляции, хотя на самом деле это не так.
  • Убедитесь, что заземление, используемое при проверке заземления и разомкнутых цепей, хорошее, в противном случае тест даст неверную информацию.
  • Запасные жилы не следует перерабатывать, когда другие рабочие жилы того же кабеля подключены к соответствующим цепям.

После завершения кабельного Меггеринга:

  • Убедитесь, что все проводники подключены правильно.
  • Проверьте правильность работы точек, треков и сигналов, подключенных через кабель.
  • В случае сигналов аспект необходимо уточнять лично.
  • В случае точек проверьте позиции на месте. Проверьте, не произошло ли случайное заземление любой полярности проводов, проходящих через кабель.

Требования безопасности для мегомеханизма:

  • Все тестируемое оборудование ДОЛЖНО быть отключено и изолировано.
  • Оборудование должно быть разряжено (шунтировано или закорочено), по крайней мере, на время подачи испытательного напряжения, чтобы быть абсолютно безопасным для человека, проводящего испытание.
  • Никогда не используйте Megger во взрывоопасной атмосфере.
  • Убедитесь, что все переключатели заблокированы, а концы кабеля промаркированы должным образом в целях безопасности.
  • Концы кабеля, которые необходимо изолировать, должны быть отключены от источника питания и защищены от контакта с источником питания, заземления или случайного контакта.
  • Установка защитных ограждений с предупреждающими знаками и открытый канал связи между испытательным персоналом.
  • Не выполняйте мегомметр при влажности более 70%.
  • Хорошая изоляция: показания мегомметра сначала увеличиваются, а затем остаются постоянными.
  • Плохая изоляция: показания мегомметра сначала увеличиваются, а затем уменьшаются.
  • Ожидаемое значение IR попадает на Темп. От 20 до 30 градусов по Цельсию.
  • Если указанная выше температура снизится на 10 градусов по Цельсию, значения ИК-излучения увеличатся в два раза.
  • При увеличении вышеуказанной температуры на 70 градусов по Цельсию значения ИК-излучения уменьшаются в 700 раз.

Как использовать Megger:

  • Meggers оснащен тремя клеммами подключения линии (L), клеммой заземления (E) и клеммой защиты (G).

  • Сопротивление измеряется между клеммами линии и заземления, где ток будет проходить через катушку 1. Клемма «Guard» предназначена для особых ситуаций тестирования, когда одно сопротивление должно быть изолировано от другого. Давайте рассмотрим одну ситуацию, когда сопротивление изоляции должно быть проверено в двухпроводном кабеле.
  • Чтобы измерить сопротивление изоляции от проводника до внешней стороны кабеля, нам необходимо подключить «линейный» вывод мегомметра к одному из проводов и подключить заземляющий провод мегомметра к проводу, намотанному на оболочку кабель.

  • В этой конфигурации Megger должен считывать сопротивление между одним проводником и внешней оболочкой.
  • Мы хотим измерить сопротивление между проводником-2 и оболочкой, но на самом деле Megger измеряет сопротивление параллельно с последовательной комбинацией сопротивления проводник-провод (R c1-c2 ) и первого проводника к оболочке (R c1-s ).
  • Если нас не волнует этот факт, мы можем продолжить тест в соответствии с настройками.Если мы хотим измерить только сопротивления между вторым проводником и оболочкой (R c2-s ), тогда нам нужно использовать клемму «Guard» мегомметра.

  • При подключении клеммы «Guard» к первому проводнику два проводника имеют почти равный потенциал . При небольшом напряжении между ними или его отсутствии сопротивление изоляции практически бесконечно, и, следовательно, между двумя проводниками не будет тока .Следовательно, показания сопротивления мегомметра будут основываться исключительно на токе, протекающем через изоляцию второго проводника, через оболочку кабеля и к намотанному вокруг провода, а не на токе, протекающем через изоляцию первого проводника.
  • Защитный зажим (если он установлен) действует как шунт для удаления подключенного элемента из зоны измерения. Другими словами, это позволяет вам избирательно оценивать определенные компоненты большого электрического оборудования.Например, рассмотрим двухжильный кабель с оболочкой. Как показано на диаграмме ниже, необходимо учитывать три сопротивления.

  • Если мы измеряем между сердечником B и оболочкой без подключения к защитному зажиму, некоторый ток пройдет от B к A и от A к оболочке. Наше измерение было бы низким. При подключении защитной клеммы к A две жилы кабеля будут иметь почти одинаковый потенциал, и, таким образом, эффект шунтирования устранен.

(1) Значения IR для электрических аппаратов и систем :

(PEARL Standard / NETA MTS-1997, таблица 10.1)

Максимальное номинальное напряжение оборудования Размер мегомметра

Мин. Значение ИК

250 Вольт

500 Вольт

25 МОм

600 Вольт

1,000 Вольт

100 МОм

5 кВ

2,500 В

1000 МОм

8 кВ

2,500 В

2000 МОм

15 кВ

2,500 В

5000 МОм

25 кВ

5000 В

20000 МОм

35 кВ

15000 Вольт

100000 МОм

46 кВ

15000 Вольт

100000 МОм

69 кВ

15000 Вольт

100000 МОм

Правило одного мегома для значения IR для оборудования:

  • На основе рейтинга оборудования:
  • <1 кВ = 1 МОм минимум
  • > 1 кВ = 1 МОм / 1 кВ

Согласно правилам IE-1956:

  • При давлении 1000 В, приложенном между каждым токоведущим проводом и землей в течение одной минуты, сопротивление изоляции высоковольтных установок должно быть не менее 1 МОм или в соответствии с требованиями Бюро индийских стандартов.
  • Установки среднего и низкого напряжения — При давлении 500 В, приложенном между каждым токоведущим проводом и землей в течение одной минуты, сопротивление изоляции установок среднего и низкого напряжения должно составлять не менее 1 Мегаом или в соответствии с требованиями Бюро Индийские стандарты] время от времени.

В соответствии со спецификациями CBIP допустимые значения составляют 2 МОм на кВ

(2) Значение IR для трансформатора:

  • Испытания сопротивления изоляции проводятся для определения сопротивления изоляции между отдельными обмотками и землей или между отдельными обмотками.Испытания сопротивления изоляции обычно измеряются непосредственно в МОмах или могут быть рассчитаны на основе измерений приложенного напряжения и тока утечки.
  • При измерении сопротивления изоляции рекомендуется всегда заземлять резервуар (и жилу). Замкните накоротко каждую обмотку трансформатора на выводах проходного изолятора. Затем измеряется сопротивление между каждой обмоткой и всеми другими заземленными обмотками.

  • Обмотки никогда не оставляют в плавающем состоянии для измерения сопротивления изоляции.С глухозаземленной обмотки необходимо удалить заземление, чтобы измерить сопротивление изоляции заземленной обмотки. Если заземление не может быть удалено, как в случае некоторых обмоток с глухозаземленной нейтралью, сопротивление изоляции обмотки не может быть измерено. Относитесь к нему как к части заземленной части цепи.
  • Нам нужно проверить обмотку на обмотку и обмотку на землю (E). Для трехфазных трансформаторов нам нужно проверить обмотку (L1, L2, L3) с заменой заземления для трансформатора треугольника или обмотки (L1, L2, L3) с заземлением (E) и нейтраль (N) для трансформаторов звездой.

Значение IR для трансформатора

(Ссылка: «Руководство по техническому обслуживанию трансформатора» Дж. Дж. Келли. С. Д. Майер)

Трансформатор Формула
1-фазный трансформатор Значение IR (МОм) = C X E / (√KVA)
Трехфазный трансформатор (звезда) Значение IR (МОм) = C X E (P-n) / (√KVA)
Трехфазный трансформатор (треугольник) Значение IR (МОм) = C X E (P-P) / (√KVA)
Где C = 1.5 для масляного термостата с масляным баком, 30 для масляного термостата без масляного бака или сухого типа T / C.
  • Температурный поправочный коэффициент (базовая 20 ° C):
Коэффициент коррекции температуры

O C

O F

Поправочный коэффициент

0

32

0.25

5

41

0,36

10

50

0,50

15

59

0,720

20

68

1,00

30

86

1.98

40

104

3,95

50

122

7,85

  • Пример: для 1600 кВА, 20 кВ / 400 В, трехфазный трансформатор
  • Значение IR на стороне ВН = (1,5 x 20000) / √ 1600 = 16000/40 = 750 МОм при 20 ° 0 C
  • Значение IR на стороне НН = (1,5 x 400) / √ 1600 = 320/40 = 15 МОм при 20 0 C
  • Значение IR при 30 0 C = 15X1.98 = 29,7 МОм

Сопротивление изоляции обмотки трансформатора

Трансформатор

Напряжение катушки

Размер мегомметра

Мин. Значение ИК T / C с жидким наполнением

Мин. Значение ИК для сухого типа T / C

0 — 600 В

1кВ

100 МОм

500 МОм

600 В до 5 кВ

2.5кВ

1000 МОм

5000 МОм

от 5 кВ до 15 кВ

5кВ

5000 МОм

25000 МОм

от 15 кВ до 69 кВ

5кВ

10000 МОм

50 000 МОм

IR Значение трансформаторов:

Напряжение Испытательное напряжение (постоянный ток) Сторона низкого напряжения Испытательное напряжение (постоянный ток) Сторона ВН Мин. Значение IR
415V 500 В 2.5кВ 100 МОм
До 6,6 кВ 500 В 2,5 кВ 200 МОм
от 6,6 кВ до 11 кВ 500 В 2,5 кВ 400 МОм
от 11 кВ до 33 кВ 1000 В 5кВ 500 МОм
от 33 кВ до 66 кВ 1000 В 5кВ 600 МОм
от 66 кВ до 132 кВ 1000 В 5кВ 600 МОм
132–220 кВ 1000 В 5кВ 650 МОм

Шаги для измерения IR трансформатора:

  • Выключите трансформатор и отсоедините перемычки и молниеотводы.
  • Разрядите емкость обмотки.
  • Тщательно очистите все втулки
  • Замыкание обмоток.
  • Защитите клеммы, чтобы исключить поверхностную утечку через клеммные втулки.
  • Запишите температуру.
  • Подключите измерительные провода (избегайте стыков).
  • Подайте испытательное напряжение и запишите показания. ИК. Значение через 60 секунд после подачи испытательного напряжения называется сопротивлением изоляции трансформатора при температуре испытания.
  • Во время испытания нейтральный проход трансформатора должен быть отключен от земли.
  • Все заземляющие соединения устройства защиты от перенапряжения низкого напряжения должны быть отключены во время испытания.
  • Из-за индуктивных характеристик трансформаторов показания сопротивления изоляции не должны сниматься до стабилизации испытательного тока.
  • Избегайте мегомметров, когда трансформатор находится под вакуумом.

Испытательные соединения трансформатора для ИК-теста (не менее 200 МОм) :

  1. (ВН + НН) — ЗЕМЛЯ
  2. HV — (LV + GND)
  3. LV — (ВН + ЗЕМЛЯ)
  • Трехобмоточный трансформатор:
  1. HV — (LV + TV + GND)
  2. LV — (HV + TV + GND)
  3. (HV + LV + TV) — GND
  4. ТВ — (ВН + НН + ЗЕМЛЯ)
  • Автотрансформатор (двухобмоточный):
  1. (HV + LV) — GND
  • Автотрансформатор (трехобмоточный):
  1. (HV + LV) — (TV + GND)
  2. (HV + LV + TV) — GND
  3. ТВ — (ВН + НН + ЗЕМЛЯ)

Для любой установки измеренное сопротивление изоляции должно быть не менее:

  • ВН — Земля 200 МОм
  • LV — Земля 100 МОм
  • ВН — НН 200 МОм

Факторы, влияющие на значение IR трансформатора

На значение IR трансформаторов влияет

  • состояние поверхности клеммной втулки
  • качество масла
  • качество изоляции обмоток
  • температура масла
  • длительность приложения и значение испытательного напряжения

(3) Значение IR для переключателя ответвлений:

  • IR между ВН и НН, а также между обмотками на землю.
  • Минимальное значение IR для переключателя ответвлений составляет Рабочее напряжение 1000 Ом на вольт

(4) Значение IR для Электродвигатель:

Для электродвигателя мы использовали измеритель сопротивления изоляции для измерения сопротивления обмотки двигателя с заземлением (E).

  • Для номинального напряжения ниже 1 кВ, измеренного мегомметром на 500 В постоянного тока.
  • Для номинального напряжения выше 1 кВ, измеренного мегомметром на 1000 В постоянного тока.
  • В соответствии с IEEE 43, пункт 9.3 следует применять следующую формулу.
  • Мин. Значение IR (для вращающейся машины) = (Номинальное напряжение (В) / 1000) + 1

Согласно стандарту IEEE 43 1974,2000

Значение IR в МОм
IR (мин.) = КВ + 1 Для большинства обмоток, изготовленных примерно до 1970 г., все обмотки возбуждения и другие, не описанные ниже
ИК (мин.) = 100 МОм Для большинства обмоток якоря постоянного тока и обмоток переменного тока, построенных примерно после 1970 г. (в форме катушек)
ИК (мин.) = 5 МОм Для большинства машин с катушками статора с произвольной обмоткой и катушками с формованной обмоткой на напряжение менее 1 кВ
  • Пример-1: Для трехфазного двигателя 11 кВ.
  • Значение IR = 11 + 1 = 12 МОм, но согласно IEEE43 оно должно быть 100 МОм
  • Пример-2: для 415 В, трехфазный двигатель
  • Значение IR = 0,415 + 1 = 1,41 МОм, но согласно IEEE43 оно должно быть 5 МОм.
  • Согласно IS 732 Мин. Значение IR двигателя = (20XVoltage (p-p / (1000 + 2XKW))

IR Значение двигателя согласно NETA ATS 2007. Раздел 7.15.1

Заводская табличка двигателя (V) Испытательное напряжение Мин. Значение IR
250 В 500 В постоянного тока 25 МОм
600 В 1000 В постоянного тока 100 МОм
1000 В 1000 В постоянного тока 100 МОм
2500В 1000 В постоянного тока 500 МОм
5000 В 2500 В постоянного тока 1000 МОм
8000В 2500 В постоянного тока 2000 МОм
15000 В 2500 В постоянного тока 5000 МОм
25000В 5000 В постоянного тока 20000 МОм
34500V 15000 В постоянного тока 100000 МОм

Значение IR погружного двигателя:

IR Значение погружного двигателя

Мотор вне колодца (без кабеля) Значение IR
Новый мотор 20 МОм
Подержанный двигатель, который можно переустановить 10 МОм
Двигатель установлен в колодце (с кабелем)
Новый мотор 2 МОм
Подержанный двигатель, который можно переустановить 0.5 МОм

(5) Значение IR для электрического кабеля и проводки:

  • Для проверки изоляции нам необходимо отключить панель или оборудование и изолировать их от источника питания. Проводку и кабели необходимо проверить друг на друга (между фазами) с помощью кабеля заземления (E). Ассоциация инженеров по изолированным силовым кабелям (IPCEA) предлагает формулу для определения минимальных значений сопротивления изоляции.
  • R = K x Лог 10 (D / d)

  • R = значение IR в МОм на 1000 футов (305 метров) кабеля.
  • K = постоянная изоляционного материала. (Лакированный Cambric = 2460, термопластичный полиэтилен = 50000, композитный полиэтилен = 30000)
    D = внешний диаметр изоляции жилы для одножильных проводов и кабелей
  • (D = d + 2c + 2b диаметр одножильного кабеля)
    d — Диаметр жилы
    c — Толщина изоляции жилы
    b — Толщина изоляции оболочки

Испытание высокого напряжения на новом кабеле из сшитого полиэтилена (согласно стандарту ETSA)

Приложение Испытательное напряжение Мин. Значение IR
Новые кабели — Оболочка 1 кВ постоянного тока 100 МОм
Новые кабели — изоляция 10 кВ постоянного тока 1000 МОм
После ремонта — Ножны 1 кВ постоянного тока 10 МОм
После ремонта — Утеплитель 5 кВ постоянного тока 1000 МОм

Кабели 11 кВ и 33 кВ между жилами и землей (согласно стандарту ETSA)

Приложение Испытательное напряжение Мин. Значение IR
11KV Новые кабели — оболочка 5 кВ постоянного тока 1000 МОм
11кВ После ремонта — Оболочка 5 кВ постоянного тока 100 МОм
33кВ, ТФ не подключены 5 кВ постоянного тока 1000 МОм
33кВ с подключенными TF. 5 кВ постоянного тока 15 МОм

Измерение ИК-значения (проводник к проводнику (перекрестная изоляция))

  • Первый проводник, для которого измеряется поперечная изоляция, должен быть подключен к линейному выводу мегомметра. Остальные проводники соединены петлей (с помощью зажимов типа «крокодил») i. е. Провод 2 и далее подключаются к клемме заземления мегомметра. На другом конце провода остаются свободными.
  • Теперь поверните ручку мегомметра или нажмите кнопку мегомметра.Показания счетчика покажут поперечную изоляцию между проводником 1 и остальными проводниками. Показания изоляции должны быть записаны.
  • Теперь подключите следующий провод к клемме Line мегомметра, а остальные провода подключите к клемме заземления мегомметра и проведите измерения.

Измерение ИК-значений ( , изоляция между проводником и землей)

  • Подключите проверяемый провод к линейной клемме мегомметра.
  • Подключите клемму заземления мегомметра к земле.
  • Поверните ручку мегомметра или нажмите кнопку мегомметра. Показания счетчика покажут сопротивление изоляции проводов. Показания изоляции должны быть записаны после подачи испытательного напряжения в течение примерно минуты до получения стабильного показания.

Измерения ИК-значений:

  • Если во время периодических испытаний сопротивление изоляции кабеля обнаруживается между 5 и 1 МОм / км при температуре под землей, соответствующий кабель следует запрограммировать для замены.
  • Если сопротивление изоляции кабеля находится в пределах от 1000 до 100 кОм / км , при температуре под землей, соответствующий кабель необходимо срочно заменить в течение года.
  • Если сопротивление изоляции кабеля окажется ниже 100 кОм / км, соответствующий кабель необходимо немедленно заменить в случае аварии.

(6) Значение IR для линии передачи / распределения:

Оборудование. Размер мегомметра Мин. Значение IR
S / S. Оборудование 5 кВ 5000 МОм
EHVLines. 5 кВ 10 МОм
H.T. Линии. 1 кВ 5 МОм
LT / Линии обслуживания. 0,5 кВ 5 МОм

(7) Значение IR для Panel Bus:

  • Значение IR для панели = 2 x номинальное напряжение панели в кВ.
  • Например, для панели 5 кВ минимальная изоляция составляет 2 x 5 = 10 МОм.

(8) Значение IR для оборудования подстанции:

Обычно измеряемые значения оборудования подстанции.

. Типичное значение IR для S / S оборудования

Оборудование Размер мегомметра Значение IR (мин.)

Автоматический выключатель

(Фаза-Земля)

5 кВ, 10 кВ

1000 МОм

(фаза-фаза)

5 кВ, 10 кВ

1000 МОм

Цепь управления

0.5кВ

50 МОм

CT / PT

(Pri-Earth)

5 кВ, 10 кВ

1000 МОм

(вторая фаза)

5 кВ, 10 кВ

50 МОм

Цепь управления

0,5 кВ

50 МОм

Изолятор

(Фаза-Земля)

5 кВ, 10 кВ

1000 МОм

(фаза-фаза)

5 кВ, 10 кВ

1000 МОм

Цепь управления

0.5кВ

50 МОм

L.A

(Фаза-Земля)

5 кВ, 10 кВ

1000 МОм

Электродвигатель

(Фаза-Земля)

0,5 кВ

50 МОм

LT Распределительное устройство

(Фаза-Земля)

0.5кВ

100 МОм

Трансформатор LT

(Фаза-Земля)

0,5 кВ

100 МОм

IR Стоимость S / S оборудования согласно стандарту DEP

Оборудование

Меггеринг

Значение IR при вводе в эксплуатацию ( M Ω)

Значение IR во время обслуживания ( M Ом)

Распределительное устройство

Автобус HV

200 МОм

100 МОм

LV Автобус

20 МОм

10 МОм

Электропроводка НН

5 МОм

0.5 МОм

Кабель (мин. 100 метров)

ВН и НН

(10XKV) /

км

(кВ) /

км

Двигатель и генератор

Фаза-Земля

10 (кВ + 1)

2 (кВ + 1)

Трансформатор с масляным погружением

ВН и НН

75 МОм

30 МОм

Сухой трансформатор

HV

100 МОм

25 МОм

LV

10 МОм

2 МОм

Стационарное оборудование / инструменты

Фаза-Земля

5 кОм / вольт

1 кОм / вольт

Подвижное оборудование

Фаза-Земля

5 МОм

1 МОм

Распределительное оборудование

Фаза-Земля

5 МОм

1 МОм

Автоматический выключатель

Главная цепь

2 МОм / кВ

Цепь управления

5 МОм

Реле

Д.C Схема-Земля

40 МОм

LT Цепь-Земля

50 МОм

LT-D.C Схема

40 МОм

LT-LT

70 МОм

(9) Значение IR для бытовой / промышленной электропроводки:

  • Низкое сопротивление между фазным и нейтральным проводниками или между токоведущими проводниками и землей приведет к току утечки.Это приводит к ухудшению изоляции, а также к потере энергии, что увеличивает эксплуатационные расходы установки.
  • Сопротивление между фазой-фазой-нейтралью-землей не должно быть меньше 0,5 МОм. для обычных напряжений питания.
  • В дополнение к току утечки из-за сопротивления изоляции существует дополнительная утечка тока в реактивном сопротивлении изоляции, поскольку она действует как диэлектрик конденсатора. Этот ток не рассеивает энергию и не является вредным, но мы хотим измерить сопротивление изоляции, , поэтому для предотвращения включения реактивного сопротивления в измерение используется постоянное напряжение.

Однофазное подключение:

  • ИК-тест между естественной фазой и землей должен выполняться на всей установке с выключенным главным выключателем, с соединенными вместе фазой и нейтралью, с отключенными лампами и другим оборудованием, но с предохранителями, включенными автоматическими выключателями и всей цепью переключатели замкнуты.
  • Если установлено двустороннее переключение, будет проверяться только один из двух проводов для зачистки. Чтобы проверить другой, необходимо задействовать оба двухпозиционных переключателя и повторно протестировать систему.При желании можно испытать установку в целом, когда должно быть достигнуто значение не менее 0,5 МОм.

Трехфазное подключение:

  • В случае очень большой установки, где имеется много параллельных заземляющих путей, можно ожидать, что показание будет ниже. Если это произойдет, установку следует разделить и повторно протестировать, когда каждая часть должна соответствовать минимальным требованиям.

  • Испытания на ИК-излучение должны проводиться между фазой-фазой-нейтралью-землей с минимально допустимым значением для каждого теста равным 0.5 МОм.

ИК-тестирование низкого напряжения

напряжение цепи Испытательное напряжение Значение IR (мин.)
Сверхнизкое напряжение 250 В постоянного тока 0,25 МОм
До 500 В кроме выше 500 В постоянного тока 0,5 МОм
500 В до 1 кВ 1000 В постоянного тока 1,0 МОм
  • Мин. Значение IR = 50 M Ω / Кол-во электрической розетки.(Все электрические точки с фитингами и заглушками).
  • Мин. Значение IR = 100 M Ом / Количество электрических розеток. (Все электрические точки без фитингов и вилок).

Необходимые меры предосторожности:

  • Электронное оборудование, такое как электронные люминесцентные переключатели стартера, сенсорные переключатели, диммерные переключатели, контроллеры мощности, таймеры задержки, может быть повреждено подачей высокого испытательного напряжения.
  • Конденсаторы и индикаторные или контрольные лампы должны быть отключены, иначе результаты теста будут неточными.
  • Если какое-либо оборудование отключено для целей тестирования, оно должно быть подвергнуто собственному испытанию изоляции с использованием напряжения, которое вряд ли приведет к повреждению. Результат должен соответствовать указанному в соответствующем британском стандарте или составлять не менее 0,5 МОм, если стандарт отсутствует.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Что такое резистивный преобразователь? — Определение, преимущества, принцип работы и применение

Определение: Преобразователь , сопротивление которого изменяется на из-за воздействия окружающей среды . Преобразователь такого типа известен как резистивный преобразователь. изменение сопротивления равно , измеренному как с помощью измерительных приборов переменного или постоянного тока . Резистивный преобразователь используется для измерения физических величин , таких как температура, смещение, вибрация и т. Д.

Измерение физической величины довольно сложно. Резистивный преобразователь преобразует физические величины в переменное сопротивление, которое легко измеряется измерителями. Процесс изменения сопротивления широко используется в промышленных приложениях.

Резистивный преобразователь может работать как первичный, так и вторичный преобразователь. Первичный преобразователь преобразует физические величины в механический сигнал, а вторичный преобразователь напрямую преобразует его в электрический сигнал.

Пример — Схема скользящего резистивного преобразователя показана на рисунке ниже. Скользящие контакты размещены на резистивном элементе. Ползунок перемещается по горизонтали. Перемещение ползунка изменяет значение резистивного элемента преобразователя, которое измеряется источником напряжения E.

Перемещение ползуна преобразуется в электрический сигнал.

Преимущества резистивного преобразователя

Ниже перечислены преимущества резистивного преобразователя.

  1. Для измерения переменного сопротивления подходят как переменный, так и постоянный ток или напряжение.
  2. Резистивный преобразователь дает быстрый отклик.
  3. Доступен в различных размерах и имеет высокий диапазон сопротивления.

Принцип работы резистивного преобразователя

Резистивный элемент преобразователя работает по принципу, согласно которому сопротивление элемента прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади проводника.

Где R — сопротивление в Ом.
А — площадь поперечного сечения жилы в квадратных метрах.
L — Длина жилы в квадратном метре.
ρ — удельное сопротивление проводника в материалах в омметре.

Резистивный преобразователь разработан с учетом изменения длины, площади и удельного сопротивления металла.

Применение резистивного преобразователя

Ниже приведены области применения резистивного преобразователя.

  1. Потенциометр — Потенциометр для перемещения и вращения являются примерами резистивных преобразователей.Сопротивление их проводника зависит от их длины, которая используется для измерения смещения.
  2. Тензодатчики — Сопротивление их полупроводникового материала изменяется, когда на нем возникает деформация. Это свойство металлов используется для измерения давления, смещения силы и т. Д.
  3. Термометр сопротивления — сопротивление металлов изменяется из-за изменений температуры. Это свойство проводника используется для измерения температуры.
  4. Термистор — Принцип его работы основан на том, что температурный коэффициент материала термистора зависит от температуры. Термистор имеет отрицательный температурный коэффициент. Отрицательный температурный коэффициент означает, что температура обратно пропорциональна сопротивлению.

Есть несколько способов, из-за которых сопротивление металла изменяется с изменением физического явления. И это свойство проводников используется для измерения физических величин материала.

Проверка сопротивления изоляции

— проверка сопротивления изоляции производится мегомметром

Тест сопротивления изоляции — второй тест, требуемый стандартами тестирования электробезопасности.

Тест сопротивления изоляции заключается в измерении сопротивления изоляции тестируемого устройства, при этом фаза и нейтраль замыкаются накоротко. Измеренное сопротивление должно быть выше указанного в международных стандартах предела.

Мегаомметр (также называемый измеритель сопротивления изоляции , тераомметр) затем используется для измерения омического значения изолятора при постоянном напряжении с высокой стабильностью.

Для измерения сопротивления высокого значения используются методы измерения тока низкого значения. Источник постоянного напряжения подается на измеряемое сопротивление, и результирующий ток считывается на высокочувствительной цепи амперметра, которая может отображать значение сопротивления.

В нашем ассортименте тестеров сопротивления изоляции используются два типа цепей амперметра, каждая из которых выбирается в зависимости от измеряемых значений сопротивления.

ИСПЫТАНИЕ ИЗОЛЯЦИИ

Его цель — измерить сопротивление изоляции при постоянном напряжении с высокой стабильностью, обычно 50, 100, 250, 500 или 1000 В постоянного тока. Оммическое значение сопротивления изоляции выражается в МОм (МОм). В соответствии с конкретными стандартами испытание сопротивления изоляции может проводиться при напряжении до 1500 В постоянного тока. Благодаря стабильности источника напряжения можно регулировать испытательное напряжение с шагом в 1 вольт.

Критична стабильность напряжения; нерегулируемое напряжение резко упадет при плохой изоляции, что приведет к ошибочным измерениям.

ЦЕПЬ АККУМУЛЯТОРА

Вход вольтметра, связанный с сопротивлением, образует цепь шунтирующего амперметра. Эта настройка позволяет измерять любое значение I, множество комбинаций чувствительности и значений RI.

Эта схема используется для измерения тока высоких значений, которые соответствуют измерению сопротивления низких значений (от l x l04 Ом до 2,106 Ом).

ЦЕПЬ АМПЕРМЕТРА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Эта схема чаще всего используется в наших приборах.Он охватывает измерение сопротивления высоких значений выше 2,106 Ом. Принцип показан на диаграмме ниже.

Входной ток проходит через обратную связь Rc.

Низкий уровень тока смещения усилителя незначительно влияет на

текущий л.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКОГО ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Использование источника постоянного напряжения дает преимущество, заключающееся в точном определении значения напряжения, используемого для измерения.Выбор этого напряжения — важный параметр.

Действительно, значение высокого сопротивления зависит от приложенного к нему напряжения. Другие факторы влияют на измерение сопротивления высокого значения. Температура и относительная влажность — два важных параметра, которые влияют на значение сопротивления изолятора. Мы предлагаем на последней модели Sefelec измерение этих двух физических параметров (M1501P). В следующей таблице можно найти приблизительное значение сопротивления изоляционных материалов.

ЗАЩИТНАЯ ЦЕПЬ
Чтобы минимизировать токи утечки, мы предлагаем защитное соединение. Схема защиты позволяет снизить помехи на тестовом образце. Клемма, доступная на передней панели наших приборов, позволяет измерять одно из сопротивлений конфигурации Delta (т. Е. Кабеля с двумя проводниками и его внешним экраном), так что на результат не влияет наличие двух других шунтов. сопротивления.

* Для этого клемма защиты приближена к потенциалу измерительного входа прибора.

* Значение Rx будет определено с большой точностью, если ток lx, измеренный на входе мегомметра, действительно является током, протекающим через Rx.

* Rp1: обозначает утечку между цепями высокого напряжения (ВН) и землей.

* Rp3 — Rp4: представляют собой параллельную утечку Rx. Если средняя точка Rp2-Rp4 подключена к ограждению, эти утечки не повлияют на измерение Rx.

* Rp2: не влияет, если ограждение заземлено.

Измерение в науке (Стэнфордская энциклопедия философии)

Современные философские дискуссии об измерении — начиная с конец девятнадцатого века до наших дней — можно разделить в несколько направлений науки. Эти пряди отражают разные взгляды на характер измерения и условия, которые делают измерение возможно и надежно. Основные нити математические теории измерения, операционализм, конвенционализм, реализм, теоретико-информационные счета и счета на основе моделей.Эти пряди стипендии, по большей части, не составляют непосредственно конкурирующие взгляды. Вместо этого их лучше всего понимать как выделение различные и дополнительные аспекты измерения. Ниже приводится очень приблизительный обзор этих перспектив:

  1. Математические теории измерение рассматривать измерение как отображение качественного эмпирические отношения к отношениям между числами (или другими математическими сущностей).
  2. Операционалисты и конвенционалисты просмотр измерение как набор операций, формирующих смысл и / или регулировать использование количественного термина.
  3. Реалисты рассматривают измерение как оценку независимые от разума свойства и / или отношения.
  4. Теоретико-информационные счета Просмотр измерений как сбор и интерпретация информации о система.
  5. Счета на основе моделей рассматривают измерение как согласованное присвоение значений параметрам в теоретической и / или статистическая модель процесса.

Эти точки зрения в принципе согласуются друг с другом.В то время как математические теории измерения имеют дело с математическими основы шкал измерения, операционализм и конвенционализм в первую очередь связаны с семантикой количественных терминов, реализмом занимается метафизическим статусом измеримых величин, теоретико-информационные и модельные счета связаны с эпистемологические аспекты измерения. Тем не менее, предмет домен разделен не так аккуратно, как предполагает приведенный выше список. вопросы по метафизике, эпистемологии, семантике и математике основы измерения взаимосвязаны и часто опираются на одну еще один.Отсюда, например, операционалисты и конвенционалисты часто придерживался антиреалистических взглядов, а сторонники модельного счета выступили против преобладающей эмпирической интерпретации математических теорий измерения. Эти тонкости станут ясно из следующего обсуждения.

Список направлений стипендии не является ни исключительным, ни исчерпывающий. Он отражает историческую траекторию философского обсуждение до сих пор, а не какое-либо принципиальное различие между разные уровни анализа измерений.Некоторые философские работы по замерам относятся к более чем одной нити, в то время как многие другие работы тоже не подходят прямо. Это особенно актуально, поскольку начале 2000-х, когда измерение вернулось на первый план философская дискуссия после нескольких десятилетий относительного пренебрежения. Эту недавнюю стипендию иногда называют « эпистемология измерения »и включает в себя богатый набор работ которые еще нельзя разделить на отдельные школы мысли. В последний раздел этой записи будет посвящен обзору некоторых из эти события.

Хотя философия измерения сформировалась как отдельная область исследование только во второй половине девятнадцатого века, фундаментальные концепции измерения, такие как величина и количество обсуждаются с древних времен. Согласно Евклиду Элементы , величина — например, линия, поверхность или твердый — измеряет другое, когда последнее является целым кратным первое (Книга V, определение 1 и 2). Две величины имеют общую измерять, когда они оба целые кратные некоторой величины и несоизмеримым в противном случае (Книга X, опред.1). Открытие несоизмеримые величины позволили Евклиду и его современникам развивать понятие соотношения и величин. Соотношения могут быть либо рациональным, либо иррациональным, поэтому понятие соотношения более общий, чем мера (Michell 2003, 2004a; Grattan-Guinness 1996).

Аристотель различал количество и качество. Примеры количества — это числа, линии, поверхности, тела, время и место, а примерами качеств являются справедливость, здоровье, горячность и бледность ( Категории §6 и §8).В соответствии с Аристотеля, количества допускают равенство и неравенство, но не допускают градусов, так как «одна вещь не более четырех футов, чем другая» (Там же 6.6a19). Качества, наоборот, не допускают равенства или неравенство, но допускают степени, «потому что одно называется более бледный или менее бледный, чем другой »(там же 8.10b26). Аристотель не уточняет, являются ли степени таких качеств, как бледность соответствуют различным качествам или одинаковому качеству, бледность, была способна к разной интенсивности.Эта тема была на центр продолжающихся дебатов в тринадцатом и четырнадцатом веках (Юнг 2011). Дунс Скот поддержал «теорию сложения», в соответствии с которым изменение степени качества может быть объясняется сложением или вычитанием меньших степеней этого качество (2011: 553). Позже эта теория была уточнена Николь Орем, которые использовали геометрические фигуры для представления изменений интенсивности такие качества, как скорость (Clagett 1968; Sylla 1971). Oresme’s геометрические представления установили подмножество качеств, которые поддаются количественной обработке, что ставит под сомнение строгая аристотелевская дихотомия между количеством и качеством.Эти разработки позволили сформулировать количественные законы движение в течение шестнадцатого и семнадцатого веков (Грант 1996).

Концепция качественной интенсивности была развита Лейбницем. и Канта. «Принцип непрерывности» Лейбница заявил что все естественные изменения происходят постепенно. Лейбниц утверждал, что этот принцип применим не только к изменениям в расширенных величинах, таких как длины и продолжительности, но также и интенсивности репрезентативных состояния сознания, такие как звуки (Jorgensen 2009; Diehl 2012).Считается, что Кант опирался на принцип Лейбница непрерывность, чтобы сформулировать различие между экстенсивным и интенсивные величины. Согласно Канту, экстенсивные величины те, «в которых представление частей делает возможным представление целого »(1787: A162 / B203). Пример это длина: линию можно мысленно представить только последовательными синтез, в котором части линии соединяются, образуя целое. Для Канта возможность такого синтеза была обоснована в формах интуиция, а именно пространство и время.Интенсивные величины, такие как тепло или цвета, также бывают в непрерывной степени, но их восприятие требует место в мгновение ока, а не через последовательный синтез части. Степени интенсивных величин «могут быть только представлен через приближение к отрицанию »(1787: A 168 / B210), то есть воображая их постепенное уменьшение до тех пор, пока полное отсутствие.

Научные достижения девятнадцатого века бросили вызов различие между экстенсивными и интенсивными величинами.Термодинамика и волновая оптика показала, что разница в температуре и оттенке соответствовали различиям в пространственно-временных величинах, таких как скорость и длина волны. Электрические величины, такие как сопротивление и было показано, что проводимость может складываться и делиться, несмотря на не является обширным в кантовском смысле, т.е. не синтезируется из пространственные или временные части. Более того, ранние эксперименты в психофизики предположили, что интенсивности ощущений, такие как яркость и громкость можно представить как сумму «всего заметные различия »между стимулами, и поэтому мыслится как состоящие из частей (см. Раздел 3.3). Эти результаты, наряду с достижениями в аксиоматизации ветвей математики, мотивировала некоторых из ведущих ученых конца девятнадцатого века, чтобы попытаться прояснить математические основы измерения (Максвелл 1873; фон Крис 1882; Гельмгольц 1887; Мах 1896; Пуанкаре 1898 г .; Hölder 1901; для исторических обзоров см. Darrigol 2003; Michell 1993, 2003; Канту и Шлаудт 2013; Бьяджоли 2016: гл. 4, 2018). Эти работы сегодня рассматриваются как предшественники научной стипендии, известной как «измерение теория ».

Математические теории измерения (часто называемые вместе как «теория измерения») относятся к условиям при какие отношения между числами (и другими математическими объектами) могут быть используется для выражения отношений между объекты. [2] Чтобы понять необходимость математических теорий измерения, учтите тот факт, что отношения, выставленные числа, такие как равенство, сумма, разница и соотношение, не всегда соответствуют отношениям между объектами, измеряемыми этими числа.Например, 60 — это дважды 30, но можно ошибиться в думая, что объект, измеренный при 60 градусах Цельсия, в два раза горячее как объект при 30 градусах Цельсия. Это потому, что нулевая точка шкала Цельсия произвольна и не соответствует отсутствию из температура. [3] Точно так же числовые интервалы не всегда несут эмпирические данные. Информация. Когда испытуемых просят оценить по шкале от 1 до 7 насколько сильно они согласны с данным утверждением, прима нет facie причина думать, что интервалы между 5 и 6 и от 6 до 7 соответствует равному приросту силы мнения.В качестве третьего примера, равенство чисел транзитивно [если (a = b & b = c), затем a = c], но эмпирические сравнения физических величины обнаруживают только примерное равенство, которое не является переходным связь. Эти примеры показывают, что не все математические отношения между числами, используемыми в измерениях, эмпирически значительный, и что различные виды шкалы измерения передают различные виды эмпирически значимой информации.

Изучение шкал измерений и эмпирической информации в них Передача — это основная задача математических теорий измерения.В его основополагающее эссе 1887 года «Подсчет и измерение», Германн фон Гельмгольц сформулировал ключевой вопрос теории измерений как следует:

[W] Это объективный смысл выражения через деноминацию нумерует отношения реальных объектов как величины, а под каким условия мы можем это сделать? (1887: 4)

Вообще говоря, теория измерений направлена ​​на (i) определение предположения, лежащие в основе использования различных математических структур для описывать аспекты эмпирического мира и (ii) извлекать уроки из адекватность и пределы использования этих математических структур для описание аспектов эмпирического мира.По словам Отто Гёльдера (1901), теоретики измерения часто достигают этих целей через формальные доказательства, с предположениями в (i), служащими аксиомами и уроками в (ii) следующее как теоремы. Ключевое понимание теории измерений: что эмпирически значимые аспекты данной математической структуры — это те, которые отражают соответствующие отношения между объекты измерения. Например, отношение «больше чем »среди чисел является эмпирически значимым для измерения длина, поскольку она отражает отношение «длиннее, чем» среди объектов.Это отражение или отображение отношений между объекты и математические объекты составляют шкалу измерения. В виде будет пояснено ниже, шкалы измерений обычно рассматриваются как изоморфизмы или гомоморфизмы между объектами и математическими сущности.

Помимо этих общих целей и заявлений, теория измерений — это весьма неоднородный корпус ученых. В него входят произведения, охватывающие с конца девятнадцатого века до наших дней и поддерживают широкую множество взглядов на онтологию, эпистемологию и семантику измерение.Два основных различия между математическими теориями Особо следует отметить измерение. Первый касается природа relata , или «объекты», чьи номера отношений должны быть зеркальными. Эти relata могут быть понимается как минимум четырьмя способами: как конкретный человек объекты, как качественные наблюдения за конкретными отдельными объектами, как абстрактные представления отдельных объектов или как универсальные свойства объектов. Какая интерпретация будет принята, зависит от большая часть авторского метафизического и эпистемологического обязательства.Этот вопрос будет особенно актуален для обсуждения. реалистичных счетов измерения (Раздел 5). Во-вторых, разные теоретики измерения занимают разные позиции. на вид эмпирических данных, необходимых для установления сопоставления между объектами и числами. В результате измерения теоретики расходятся во мнениях относительно необходимых условий для установление измеримости атрибутов, и особенно измеримы ли психологические атрибуты. Споры о измеримость оказались очень плодотворными для развития теории измерений, и в следующих подразделах будут представлены некоторые этих дебатов и разработанных в них центральных концепций.

3.1 Основные и производные измерения

В конце девятнадцатого и начале двадцатого веков несколько Были предприняты попытки дать универсальное определение измерения. Хотя способы измерения различались, единодушное мнение заключалось в том, что измерение — это метод присвоения чисел звездным значениям . Например, Гельмгольц (1887: 17) определил измерение как процедуру по которому можно найти номинальное число, которое выражает значение величина, где «номинальное число» — это число вместе с агрегатом, эл.г., 5 метров, а величина — качество объекты, которые можно упорядочить от меньшего к большему, например, длина. Бертран Рассел так же заявил, что измерение равно

.

любой метод, с помощью которого осуществляется уникальное взаимное соответствие установленный между всеми или некоторыми величинами вида и всеми или некоторые числа, целые, рациональные или действительные. (1903: 176)

Норман Кэмпбелл определил измерение просто как «процесс присвоение чисел для представления качеств », где качество — это свойство, допускающее непроизвольное упорядочение (1920: 267).

Определение измерения как числового присвоения поднимает вопрос: какие задания подходят и при каких условиях? Рано теоретики измерения, такие как Гельмгольц (1887 г.), Гельдер (1901 г.) и Кэмпбелл (1920) утверждал, что числа подходят для выражения величины, поскольку алгебраические операции между числами отражают эмпирические отношения между величинами. Например, качественный отношение «длиннее чем» среди жестких стержней (примерно) переходные и асимметричные, и в этом отношении разделяет структурные функции с отношением «больше чем» среди чисел.Кроме того, сквозное соединение жестких стержней разделяет конструктивные функции, такие как ассоциативность и коммутативность, с математическая операция сложения. Аналогичная ситуация имеет место для измерение веса с помощью равнопружинных весов. Здесь отклонение оружие обеспечивает упорядочивание между гирями и нагромождение гирь на одна сковорода представляет собой соединение.

Ранние теоретики измерения сформулировали аксиомы, описывающие эти качественных эмпирических структур и использовал эти аксиомы для доказательства теоремы об адекватности приписывания чисел величинам, которые выставлять такие конструкции.В частности, они доказали, что заказывая и конкатенации вместе достаточны для построения аддитивное числовое представление соответствующих величин. Аддитивное представление — это такое представление, в котором сложение эмпирически осмысленный, а значит, и умножение, деление и т. д. Кэмпбелл так называемые процедуры измерения, которые удовлетворяют условиям аддитивность «фундаментальная», потому что они не включают измерение любой другой величины (1920: 277). Виды величин для которого была применена основная процедура измерения найдено — например, длина, площадь, объем, продолжительность, вес и электрическое сопротивление — Кэмпбелл назвал «фундаментальным величины ».Отличительной чертой таких масштабов является то, что это их можно сгенерировать, объединив стандартную последовательность равные единицы, как в примере серии равномерных знаков на линейка.

Хотя они считали аддитивность отличительной чертой измерения, большинство ранние теоретики измерения признали, что аддитивность не необходимо для измерения. Существуют и другие величины, допускающие упорядочение. от меньшего к большему, но чьи соотношения и / или различия не могут в настоящее время быть определенными, кроме как через их отношения с другими, фундаментально измеримые величины.Примеры: температура, которая может быть измерен путем определения объема ртутного столба, и плотность, которая может быть измерена как отношение массы к объему. Такие косвенное определение стало называться «производным» измерения и соответствующие величины «получены величины »(Кэмпбелл 1920: 275–77).

На первый взгляд, различие между фундаментальным и производным измерение может показаться напоминанием о различии между обширными и интенсивные величины, и действительно фундаментальное измерение иногда называют «обширным».Тем не менее, важно отметить, что эти два различия основаны на существенно разных критерии измеримости. Как обсуждалось в Раздел 2, экстенсивно-интенсивное различие сосредоточено на собственном структура рассматриваемой величины, т. е. является ли она состоит из пространственно-временных частей. Основополагающий различие, напротив, фокусируется на свойствах измерения операции . Принципиально измеримая величина — это величина в котором была найдена фундаментальная операция измерения.Следовательно, фундаментальность не является внутренним свойством величина: полученная величина может стать фундаментальной с открытие новых операций по его измерению. Более того, в фундаментальное измерение числовое присвоение не обязательно отражает структура пространственно-временной части. Электрическое сопротивление, для Например, можно принципиально измерить, подключив резисторы в серия (Кэмпбелл 1920: 293). Это считается фундаментальным операция измерения, поскольку она имеет общую структуру с числовыми кроме того, даже если объекты с одинаковым сопротивлением обычно не равные по размеру.

Различие между фундаментальным и производным измерением было переработано последующими авторами. Брайан Эллис (1966: гл. 5–8) различают три типа измерения: фундаментальный, ассоциативное и производное. Фундаментальные измерения требуют заказа и операции конкатенации, удовлетворяющие тем же условиям, указанным в Кэмпбелл. Процедуры ассоциативных измерений основаны на корреляция двух отношений упорядочения, например, корреляция между объемом ртутного столба и его температурой.Получено Процедуры измерения заключаются в определении значения константа в физическом законе. Константа может быть локальной, как в определение удельной плотности воды по массе и объему, или универсальный, как в определении ньютоновского гравитационного постоянная от силы, массы и расстояния. Генри Кибург (1984: гл. 5–7) предложил несколько иное тройное различие между прямое, косвенное и систематическое измерение, которое не полностью перекрываются с тем из Эллис. [4] Более радикальный пересмотр различия между фундаментальным и производное измерение было предложено Р. Дунканом Люсом и Джоном Тьюки. (1964) в своей работе по совместному измерению, которая будет обсуждаться в Раздел 3.4.

3.2 Классификация весов

В предыдущем подразделе обсуждалась аксиоматизация эмпирических структуры, линия расследования, которая восходит к ранним дням теория измерений. Дополнительная информация в рамках измерения Теория касается классификации шкал измерений.В психофизик С.С. Стивенс (1946, 1951) выделил четыре виды шкал: именные, порядковые, интервальные и кратные. Номинальные шкалы представлять объекты как принадлежащие к классам, которые не имеют порядок, например, мужской и женский. Порядковые шкалы представляют порядок, но не дальнейшая алгебраическая структура. Например, шкала минерала Мооса твердость представляет собой минералы с номерами от 1 (самый мягкий) до 10 (самый сложный), но нет никакого эмпирического значения равенства между интервалы или соотношения тех числа. [5] Цельсия и Фаренгейта являются примерами интервальных шкал: они представляют равенство или неравенство между интервалами температуры, но не отношения температур, потому что их нулевые точки произвольны. Шкала Кельвина, напротив, представляет собой шкалу отношений, как и знакомые шкалы, отображающие массу в килограммах, длину в метрах и продолжительность в секундах. Позже Стивенс уточнил эту классификацию и различают линейные и логарифмические интервальные шкалы (1959: 31–34) и между шкалами отношений с натуральной единицей и без нее. (1959: 34).Шкалы коэффициентов с натуральными единицами измерения, например, используемые для подсчета дискретных объектов и представления вероятностей, были названы «абсолютными» шкалами.

Как отмечает Стивенс, типы шкал индивидуализированы по семействам трансформации, которые они могут претерпеть без потери эмпирических Информация. Эмпирические зависимости, представленные на шкалах отношений, для например, инвариантны относительно умножения на положительное число, например, умножение на 2,54 преобразует дюймы в сантиметры. Линейные интервальные шкалы допускают как умножение на положительное число и постоянный сдвиг, e.г., преобразование из Цельсия в Фаренгейт в соответствии с формулой ° C × 9/5 + 32 = ° F. Порядковые шкалы допускают любую функцию преобразования, пока она монотонно-возрастающие, а номинальные шкалы допускают взаимно однозначные подмена. Абсолютные шкалы не допускают никаких преобразований, кроме личность. Классификация весов Стивенса была позже обобщены Луи Наренсом (1981, 1985: гл. 2) и Люс и др. (1990: Гл. 20) с точки зрения однородности и уникальности соответствующих группы трансформации.

В то время как классификация шкал Стивенса встретила общие одобрение в научных и философских кругах, его шире значение для теории измерений стало темой значительных дебаты. Особо оспаривались два вопроса. Во-первых, было ли операции классификации и упорядочивания заслуживают того, чтобы называться «Измерительные» операции и, соответственно, представление величин на номинальной и порядковой шкалах должно считать как измерение. Несколько физиков, в том числе Кэмпбелл, утверждали, что что операции классификации и упорядочивания не обеспечили достаточно богатая структура, чтобы гарантировать использование чисел, и, следовательно, не должны считаться измерительными операциями.Второй оспариваемый вопрос нужно ли было найти операцию конкатенации для величины до того, как его можно было фундаментально измерить по шкале отношений. Дебаты стал особенно горячим, когда снова разгорелся более длительный спор окружающая измеримость интенсивности ощущений. Это чтобы мы переходим к этой дискуссии.

3.3 Измеримость ощущений

Один из главных катализаторов развития математических теорий измерения были продолжающимися дебатами об измеримости в психология.Споры часто восходят к Густаву Фехнеру. (1860) Элементы психофизики , в котором он описал метод измерения интенсивности ощущений. Метод Фехнера был основан на записи «едва заметных различия »между ощущениями, связанными с парами стимулы, например, два звука разной интенсивности. Эти различия были приняты равные приращения интенсивности ощущения. В виде Фехнер показал, что при этом предположении стабильная линейная зависимость между интенсивностью ощущений и логарифмом интенсивность стимула, отношение, которое стало известно как «Закон Фехнера» (Heidelberger 1993a: 203; Luce and Суппес 2004: 11–2).Этот закон, в свою очередь, обеспечивает метод косвенное измерение интенсивности ощущений путем измерения интенсивность стимула и, следовательно, утверждал Фехнер, обеспечивает обоснование измерения интенсивности ощущений на реальном числа.

Утверждения Фехнера об измеримости ощущений стал предметом серии дебатов, которые длились почти столетие и оказался чрезвычайно полезным для философии измерения, с участием таких ключевых фигур, как Мах, Гельмгольц, Кэмпбелл и Стивенс (Heidelberger 1993a: Ch.6 и 1993b; Мичелл 1999: гл. 6). Те возражая против измеримости ощущений, например, Кэмпбелл, подчеркнул необходимость эмпирической операции конкатенации для фундаментальное измерение. Поскольку интенсивности ощущений не могут быть соединены друг с другом в соответствии с длинами и веса, не могло быть фундаментального измерения ощущений интенсивность. Более того, Кэмпбелл утверждал, что ни одно из психофизических обнаруженные к настоящему времени закономерности достаточно универсальны, чтобы как законы в том смысле, который требуется для производных измерений (Кэмпбелл в Ferguson et al.1940: 347). Все, что показали психофизики, что интенсивности ощущений можно последовательно упорядочить, но порядок сам по себе еще не гарантирует использование числовых соотношений, таких как суммы и соотношения для выражения эмпирических результатов.

Центральным оппонентом Кэмпбелла в этой дискуссии был Стивенс, чей Различие между типами шкалы измерений обсуждалось выше. Стивенс определил измерение как «присвоение цифр объекты или события в соответствии с правилами »(1951: 1) и утверждал, что любое последовательное и неслучайное распределение считается измерением в в широком смысле (1975: 47).В полезных случаях научного исследования Стивенс заявлено, измерение может быть истолковано несколько более узко как числовое присвоение, основанное на результатах сопоставления операции, такие как связь температуры с объемом ртути или соответствие ощущений друг другу. Стивенс выступал против считают, что отношения между числами должны отражать качественные эмпирические структур, утверждая вместо этого, что шкалы измерений должны быть рассматриваются как произвольные формальные схемы и принимаются в соответствии с их полезность для описания эмпирических данных.Например, приняв шкала соотношения для измерения ощущений громкости, громкости и плотность звуков приводит к формулировке простой линейной зависимости среди отчетов подопытных: громкость = громкость × плотность (1975: 57–8). Такое присвоение чисел ощущениям считается измерением, потому что оно непротиворечиво и неслучайно, потому что он основан на операциях согласования, выполняемых экспериментальными субъектов, и поскольку он фиксирует закономерности в экспериментальных полученные результаты. По словам Стивенса, эти условия совпадают. достаточно, чтобы оправдать использование шкалы отношений для измерения ощущения, несмотря на то, что «ощущения не могут быть разделены на составные части или уложены встык, как измерения палки »(1975: 38; см. также Hempel 1952: 68–9).

3.4 Репрезентативная теория измерения

В середине двадцатого века два основных направления исследований в теория измерения, посвященная эмпирическим условиям количественная оценка и классификация шкал, сошлись в работах Патрика Суппеса (1951; Скотт и Суппс, 1958); для исторических обзоров см. Savage and Ehrlich 1992; Diez 1997a, b). Работа Суппеса заложила основу репрезентативной теории Измерение (RTM), которое остается наиболее влиятельным математическим теория измерений на сегодняшний день (Krantz et al.1971; Suppes et al. 1989; Luce et al. 1990). RTM определяет измерение как построение отображения из эмпирических реляционных структур в числовые реляционные структуры (Krantz et al. 1971: 9). Эмпирический реляционный конструкция состоит из набора эмпирических объектов (например, жестких стержней) наряду с определенными качественными отношениями между ними (например, упорядочивание, конкатенация), а числовая реляционная структура состоит из набор чисел (например, действительные числа) и конкретные математические отношения между ними (e.g., «равно или больше», дополнение). Проще говоря, шкала измерения — это соотношение «многие к одному». отображение — гомоморфизм — от эмпирического к числовому реляционная структура, а измерение — это построение Весы. [6] RTM очень подробно разъясняет предположения, лежащие в основе построение различных типов измерительных шкал. Каждый тип масштаба связана с набором предположений о качественном отношения, возникающие между объектами, представленными на этом типе шкалы.Из этих предположений или аксиом авторы RTM выводят репрезентативная адекватность каждого типа шкалы, а также семейства допустимые преобразования, делающие этот тип шкалы уникальным. В этом способ RTM обеспечивает концептуальную связь между эмпирической основой измерение и типология Весы. [7]

Что касается измеримости, Репрезентативная теория принимает средний путь между либеральным подходом Стивенса и Строгий упор на операции конкатенации, поддерживаемый Кэмпбеллом.подобно Кэмпбелл, RTM признает, что правила количественной оценки должны быть основаны на известные эмпирические структуры и не должны выбираться произвольно, чтобы соответствовать данные. Однако RTM отвергает идею о том, что аддитивные шкалы адекватно только тогда, когда доступны операции конкатенации (Luce и Суппес 2004: 15). Вместо этого RTM отстаивает существование фундаментальных операции измерения, не связанные с конкатенацией. Центральный пример этого типа операции известен как «аддитивное соединение измерения »(Люс и Тьюки 1964; Кранц и др.1971: 17–21 и гл. 6–7). Здесь измерения двух или более различные типы атрибутов, такие как температура и давление газа, получаются путем наблюдения за их совместным действием, таким как объем газа. Люси и Тьюки показали это, установив определенные качественные отношения между объемами при изменении температуры и давления, можно построить аддитивные представления температуры и давления, без использования каких-либо предшествующих методов объем измерения. Подобная процедура может быть обобщена на любой соответствующим образом связанный триплет атрибутов, таких как громкость, интенсивность и частота чистых тонов или предпочтение награды, размер и задержка в получении (Luce and Suppes 2004: 17).В открытие аддитивного совместного измерения привело авторов RTM к разделить фундаментальные измерения на два вида: традиционные измерения процедуры, основанные на операциях конкатенации, которые они назвали «Обширное измерение» и совместное или «Неэкстенсивное» фундаментальное измерение. Под этим новым концепция фундаментальности, все традиционные физические атрибуты можно измерить фундаментально, как и многие психологические атрибуты (Krantz et al. 1971: 502–3).

Выше мы видели, что математические теории измерения в первую очередь связаны с математическими свойствами измерительных шкал и условия их применения.Родственная, но отличная нить стипендия касается значения и использования количественных терминов. Научный теории и модели обычно выражаются в терминах количественных отношения между параметрами, имеющими имена, такие как «Продолжительность», «уровень безработицы» и «Интроверсия». Реалист об одном из этих терминов утверждают, что это относится к набору свойств или отношений, которые существуют независимо от измерения. Операционалист или традиционалист будет утверждать, что способ применения таких количественных терминов к бетону детали зависят от нетривиального выбора, сделанного людьми, и конкретно о вариантах выбора, связанных с тем, как количество измеряется.Обратите внимание, что в рамках этой широкой концепции реализм совместим с операционализмом и конвенционализмом. То есть это возможно, что выбор метода измерения регулирует использование количество-член и что, учитывая правильный выбор , этот термин преуспевает в ссылке на независимое от разума свойство или отношение. Тем не менее многие операционалисты и конвенционалисты приняли более сильные взгляды, согласно которым нет фактов по делу как какая из нескольких и нетривиально разных операций верна для применения данного количественного термина.Эти более сильные варианты несовместимо с реализмом об измерениях. Этот раздел будет посвященный операционализму и конвенционализму, а следующий реализм об измерении.

Операционализм (или «операционизм») в отношении измерения — это точка зрения, что значение количественных понятий определяется набор операций, используемых для их измерения. Самое сильное выражение операционализма появляется в ранних работах Перси Бриджмена (1927), кто утверждал, что

мы понимаем под любым понятием не более чем набор операций; то понятие является синонимом соответствующего набора операций.(1927: 5)

Например, длина будет определяться как результат операции сцепления жестких стержней. Согласно этой крайней версии операционализм, разные операции измеряют разные величины. Длина измеряется линейками и синхронизацией электромагнитных импульсов следует, строго говоря, различать два различных количественные понятия, помеченные как «длина-1» и «Длина-2» соответственно. Этот вывод привел Бриджмена к утверждают, что принятые в настоящее время количественные концепции имеют «Суставы», где различные операции перекрываются в своих область применения.Он предостерег от догматической веры в единство количественных концепций в этих «суставах», вместо этого это единство проверяется экспериментами всякий раз, когда применение количественное понятие должно быть расширено в новую область. Тем не менее, Бриджмен признал, что до тех пор, пока результаты различных операций согласен в пределах экспериментальной ошибки, прагматически оправдано маркировать соответствующие величины с таким же названием (1927: 16). [8]

Операционализм стал влиятельным в психологии, где он был хорошо принят такими бихевиористами, как Эдвин Боринг (1945) и Б.Ф. Скиннер (1945). В самом деле, Скиннер утверждал, что бихевиоризм «Не более чем тщательный оперативный анализ традиционные менталистские концепции »(1945: 271). Стивенс, который был Ученик Скуки был одним из главных пропагандистов операционализма в психологии и утверждал, что психологические концепции имеют эмпирические это значит, только если они означают определенные и конкретные операции (1935: 517; см. также Isaac 2017). Идея о том, что концепции определяются операции измерения согласуются с либеральными взглядами Стивенса по измеримости, которые обсуждались выше (Раздел 3.3). Поскольку присвоение номеров объектам выполняется в в соответствии с конкретными и последовательными правилами, Стивенс утверждал, что такое задание имеет эмпирическое значение и не должно удовлетворять никаким дополнительные ограничения. Тем не менее, Стивенс, вероятно, не принял антиреалистический взгляд на психологические атрибуты. Вместо этого там веские причины думать, что он понимал операционализм как методологический подход, который был ценен в той мере, в которой он позволили психологам обосновать выводы, которые они сделали из эксперименты (Feest 2005).Например, Стивенс не лечил операционные определения как априори , но как поддающиеся улучшение в свете эмпирических открытий, подразумевая, что он взял психологические атрибуты существуют независимо от таких определений (Стивенс 1935: 527). Это говорит о том, что операционализм Стивенса было более умеренным разнообразием, чем то, что было в ранних писаниях из Бриджмен. [9]

Операционализм с первоначальным энтузиазмом встретил логические позитивисты, которые рассматривал это как сродни верификации.Тем не менее, это было скоро показали, что любая попытка основать теорию значения на операционалистские принципы были полны проблем. Среди таких проблемы были автоматическим операционализмом надежности измерения, неясности, связанные с понятием эксплуатации, чрезмерно ограничительный рабочий критерий осмысленность и тот факт, что многие полезные теоретические концепции не хватает четких операционных определений (Чанг 2009 г.). [10] В частности, Карл Хемпель (1956, 1966) критиковал операционалистов. за неспособность дать определение диспозиционных терминов, таких как «Растворимость в воде», а также для умножения количества научные концепции в манере, которая противоречит необходимости систематические и простые теории.Соответственно, большинство авторов семантика количественных терминов избегает поддержки операционного анализ. [11]

Более широко распространенный подход допускал традиционный элемент в использование количественных терминов, сопротивляясь попыткам уменьшить значение количественных терминов для операций измерения. Эти аккаунты относятся к общей рубрике «Конвенционализм», хотя они отличаются аспекты измерения, которые они считают общепринятыми, и в степени произвол они приписывают таким условности. [12] Первым предшественником конвенционализма был Эрнст Мах, исследовавший понятие равенства температурных интервалов (1896: 52). Мах отметил, что разные типы термометрической жидкости расширяются при разных (и нелинейно связанные) скорости при нагревании, в связи с чем возникает вопрос: какая жидкость расширяется наиболее равномерно с температурой? В соответствии с Мах, не важно, какая жидкость расширяется больше. равномерно, поскольку само понятие равенства температур интервалы не имеют определенного применения до обычного выбор стандартной термометрической жидкости.Мах придумал термин «Принцип согласованности» для такого рода условно выбранный принцип применения количества концепция. Понятия единообразия времени и пространства получили аналогичные обработки Анри Пуанкаре (1898, 1902: Часть 2). Пуанкаре утверждал, что процедуры, используемые для определения равенства среди длительностей проистекает из бессознательного предпочтения ученых описательная простота, а не из каких-либо фактов о природе. Точно так же выбор ученых представить пространство либо Евклидова или неевклидова геометрия не определяется опытом но из соображений удобства.

Конвенционализм в отношении измерения достиг своего максимума. сложное выражение в логическом позитивизме. Логические позитивисты как Ганс Райхенбах и Рудольф Карнап предложили «координационный определения »или« правила соответствия »как семантическая связь между теоретическими и наблюдательными терминами. Эти a priori , утверждения, похожие на определения, были предназначены для регулирования использование теоретических терминов, связав их с эмпирическими процедурами (Reichenbach 1927: 14–19; Carnap 1966: Ch.24). Пример Координационным определением является утверждение: «мерный стержень сохраняет свою длину при транспортировке ». По словам Райхенбаха, это утверждение не может быть проверено эмпирически, потому что универсальный и могла существовать экспериментально необнаруживаемая сила, которая в равной степени искажает длина каждого объекта при транспортировке. В соответствии с верификационизм, утверждения, которые невозможно проверить, не являются ни правдой, ни ложный. Вместо этого Райхенбах воспринял это заявление как выражение произвольное правило, регулирующее использование понятия равенства length, а именно для определения того, являются ли конкретные экземпляры length равны (Reichenbach 1927: 16).В то же время координационные определения не рассматривались как замена, а скорее как необходимые дополнения к знакомому типу теоретических определений понятий с точки зрения других концепций (1927: 14). Под условным точки зрения, то спецификация измерительных операций не исчерпывают значение таких понятий, как длина или равенство длины, тем самым избегая многих проблем, связанных с операционализм. [13]

Реалисты в области измерения утверждают, что измерение лучше всего понимается как эмпирическая оценка объективного свойства или связь.Сделаем несколько пояснительных замечаний в отношении это характеристика измерения. Во-первых, термин «Объективный» не предназначен для исключения ментальных свойств или отношения, которые являются объектами психологического измерения. Скорее, измеримые свойства или отношения считаются объективными, поскольку поскольку они не зависят от верований и обычаев людей выполнение измерения и методы, используемые для измерения. За Например, реалист будет утверждать, что отношение длины данного сплошная штанга к стандартному счетчику имеет объективное значение независимо от измеряется ли и как.Во-вторых, срок «Оценка» используется реалистами, чтобы подчеркнуть факт что результаты измерений представляют собой всего лишь приближение истинных ценности (Trout 1998: 46). В-третьих, по мнению реалистов, измерение направленных на получение знаний о свойствах и отношениях, скорее чем при присвоении значений непосредственно отдельным объектам. Это значимы, потому что наблюдаемые объекты (например, рычаги, химические решения, люди) часто определяют измеримые свойства и отношения, которые не наблюдаются напрямую (например,г., количество механических работа, кислая, интеллект). Заявления о знаниях о таких свойства и отношения должны предполагать некоторую базовую теорию. По перенос акцента с объектов на свойства и отношения, реалисты подчеркивают теоретический характер измерений.

Реализм в отношении измерения не следует путать с реализмом в отношении сущности (например, электроны). Реализм в измерениях обязательно влечет за собой реализм в отношении свойств (например, температуры), поскольку в принципе можно было принять только реальность отношений (напр.г., соотношений между количествами), не принимая во внимание реальность лежащих в основе свойства. Тем не менее, большинство философов, защищавших реализм об измерении сделали это, отстаивая реализм в той или иной форме о свойствах (Байерли и Лазара 1973; Свойер 1987; Манди 1987; Форель 1998, 2000). Эти реалисты утверждают, что по крайней мере некоторые измеримые свойства существуют независимо от убеждений и условностей люди, которые их измеряют, и что существование и структура этих properties наилучшим образом объясняет ключевые особенности измерение, включая полезность чисел при выражении результаты измерений и надежность средств измерений.

Например, типичный реалист по поводу измерения длины поспорит что эмпирические закономерности, отображаемые отдельными объектами » длины, когда они упорядочены и объединены, лучше всего объясняются предполагая, что длина является объективным свойством, имеющим обширную структура (Swoyer 1987: 271–4). То есть отношения между длинами такие как «дольше чем» и «сумма» существуют независимо от того, были ли какие-либо объекты заказаны и соединены людьми, и действительно независимо от того, являются ли объекты какая-то конкретная длина вообще существует.Существование обширная структура собственности означает, что длины разделяют большую часть их структура с положительными действительными числами, и это объясняет полезность положительных вещественных чисел в представлении длин. Более того, если измеримые свойства анализируются с точки зрения диспозиции, становится Легко объяснить, почему некоторые измерительные приборы надежны. За Например, если предположить, что определенное количество электрического тока в проволока влечет за собой склонность отклонять стрелку амперметра определенным угла, следует, что показания амперметра наоборот, зависят от количества электрического тока в проводе, и поэтому амперметр надежен (Trout 1998: 65).

Другой аргумент в пользу реализма в отношении измерения принадлежит Джоэлю. Мичелл (1994, 2005), который предлагает реалистичную теорию чисел, основанную на евклидова концепция соотношения. По словам Мичелла, цифры соотношения между величинами и, следовательно, существуют в пространстве и времени. В частности, действительные числа — это отношения между парами бесконечные стандартные последовательности, например, последовательность длин обычно обозначается «1 метр», «2 метра» и т. д., а последовательность целых кратных длины, которую мы пытаемся измерить.Измерение — это открытие и оценка таких соотношений. An Интересным следствием этого эмпирического реализма в отношении чисел является это измерение — не репрезентативная деятельность, а скорее деятельность по приближению независимых от разума чисел (Michell 1994: 400).

Реалистические представления об измерениях в основном формулируются противоположно к сильным версиям операционализма и конвенционализма, которые доминировали философские дискуссии об измерениях с 1930-х годов до 1960-х гг.Помимо недостатков операционализма уже обсуждалось в предыдущем разделе, реалисты отмечают, что антиреализм в отношении измеримых величин не может понять научная практика. Если бы количества не имели реальных значений независимо от выбор методики измерения, было бы трудно объясните, что ученые подразумевают под «точностью измерения» и «Ошибка измерения» и почему они пытаются повысить точность и уменьшить ошибку. Напротив, реалисты могут легко понять смысл понятия точности и ошибки с точки зрения расстояния между реальными и измеренные значения (Byerly and Lazara 1973: 17–8; Swoyer 1987: 239; Форель 1998: 57).С этим тесно связан тот факт, что более новые процедуры измерения имеют тенденцию повышать точность по сравнению с более старыми. Если бы выбор процедуры измерения был обычным, он бы трудно разобраться в таком прогрессе. Кроме того, реализм дает интуитивно понятное объяснение того, почему разные измерения процедуры часто дают аналогичные результаты, а именно потому, что они чувствительны к тем же фактам (Swoyer 1987: 239; Trout 1998: 56). Наконец, реалисты отмечают, что конструкция измерительной аппаратуры и при анализе результатов измерений руководствуемся теоретическими предположения относительно причинно-следственных связей между величинами.В способность таких причинно-следственных предположений направлять измерения предполагает, что количества онтологически предшествуют процедурам измерения их. [14]

Хотя их позиция по отношению к операционализму и конвенционализму в основном критичны, реалисты более снисходительны в своих оценках математические теории измерения. Брент Манди (1987) и Крис Swoyer (1987) оба принимают аксиоматическую трактовку измерения. шкалы, но возражают против эмпирической интерпретации, данной аксиомы выдающихся теоретиков измерений, таких как Кэмпбелл (1920) и Эрнест Нагель (1931; Коэн и Нагель 1934: гл.15). Скорее, чем интерпретация аксиом как относящихся к конкретным объектам или к наблюдаемые отношения между такими объектами, Манди и Свойер переосмысливают аксиомы, относящиеся к универсальным величинам, например, к универсальное свойство быть длиной 5 метров, а не бетоном экземпляры этого свойства. Эта конструкция сохраняет интуиция, что утверждения типа «размер x вдвое размером y ”- это в первую очередь около двух размеры , и только производно об объектах x и y сами (Mundy 1987: 34). [15] Манди и Свойер утверждают, что их интерпретация является более общей, потому что это логически влечет за собой все последствия первого порядка эмпирическая интерпретация наряду с дополнительными утверждениями второго порядка о всемирных величинах. Более того, согласно их интерпретации теория измерения становится подлинной научной теорией с объяснительные гипотезы и проверяемые прогнозы. Основываясь на этом работы, Джо Вольф (2020a) недавно предложила новую реалистичную версию величин, которая опирается на репрезентативную теорию Измерение.Согласно структуралистской теории Вольфа количество, количественные атрибуты — это реляционные структуры. В частности, атрибут является количественным, если его структура имеет переводы, образующие архимедову упорядоченную группу. Вольфа сосредоточиться на переводах, а не на конкретных отношениях, таких как конкатенация и упорядочение означает, что количественность может быть реализуется множеством способов и не ограничивается обширными конструкции. Это также означает, что быть количеством ничего не значит специально для чисел, как числовых, так и нечисловых структуры могут быть количественными.

Теоретико-информационные отчеты об измерениях основаны на аналогии между измерительными системами и системами связи. В простом система связи, сообщение (вход) кодируется в сигнал на конец передатчика, отправленный на конец приемника, и затем декодируется обратно (вывод). Точность передачи зависит от об особенностях системы связи, а также об особенностях окружающая среда, то есть уровень фонового шума. Аналогично, измерение инструменты можно рассматривать как «информационные машины» (Финкельштейн 1977), которые взаимодействуют с объектом в данном состоянии (ввод), кодируйте это состояние во внутренний сигнал и преобразуйте это сигнал в считывание (вывод).Точность измерения аналогично зависит от инструмента, а также от уровня шума в его среде. Задуманный как особый вид информации передачи, измерение становится анализируемым с точки зрения концептуальный аппарат теории информации (Hartley 1928; Shannon 1948; Шеннон и Уивер 1949). Например, информация о том, что чтение \ (y_i \) сообщает о возникновении состояния \ (x_k \) объект можно количественно оценить как \ (\ log \ left [\ frac {p (x_k \ mid y_i)} {p (x_k)} \ right] \), а именно как функция уменьшения неопределенность в отношении состояния объекта (Finkelstein 1975: 222; для альтернативные формулировки см. Brillouin 1962: Ch.15; Кирпатовский 1974; и Мари 1999: 185).

Людвик Финкельштейн (1975, 1977) и Лука Мари (1999) предложили возможность синтеза теории информации Шеннона-Уивера и теория измерений. По их мнению, обе теории апеллируют к центру. к идее отображения: теория информации касается отображения между символами во входных и выходных сообщениях, при измерении теория касается отображения между объектами и числами. Если измерение аналогично манипулированию символами, тогда Теория Шеннона-Уивера могла бы обеспечить формализацию синтаксиса измерения, в то время как теория измерений могла бы обеспечить формализацию его семантика.Тем не менее, Мари (1999: 185) также предупреждает, что аналогия между системами связи и измерения ограничена. В то время как сообщение отправителя может быть известно с произвольной точностью. независимо от его передачи состояние объекта не может быть известно с произвольной точностью независимо от его измерения.

Изначально теоретико-информационные отчеты об измерениях были разработаны метрологами — специалистами в области физических измерений и стандартизация — с небольшим участием философов.Независимо от достижений в метрологии, Бас ван Фраассен (2008: 141–185) недавно предложила концепцию измерения в какая информация играет ключевую роль. Он считает измерение составленным двух уровней: на физическом уровне измерительная аппаратура взаимодействует с объектом и производит чтение, например, указатель должность. [16] На абстрактном уровне фоновая теория представляет собой возможные состояния объекта в пространстве параметров. Измерение находит объект в подобласти этого абстрактного пространства параметров, тем самым сокращая диапазон возможных состояний (2008: 164 и 172).Это сокращение возможностей сводится к сбору информация об измеряемом объекте. Анализ Ван Фраассена измерения отличается от теоретико-информационных счетов, разработанных в метрологии в ее явной апелляции к фоновой теории, а в тот факт, что он не ссылается на символическую концепцию информации разработан Шеннон и Уивер.

С начала 2000-х годов нахлынула новая волна философских исследований. появилось, что подчеркивает взаимосвязь между измерением и теоретическое и статистическое моделирование (Morgan 2001; Boumans 2005a, 2015; Mari 2005b; Мари и Джордани 2013; Таль 2016, 2017; Паркер 2017; Мияке 2017).Согласно расчетам, основанным на модели, измерение состоит из двух уровней: (i) конкретный процесс, включающий взаимодействие между интересующий объект, инструмент и окружение; и (ii) a теоретическая и / или статистическая модель этого процесса, где «Модель» означает абстрактное и локальное представление построены на основе упрощающих предположений. Центральная цель измерение в соответствии с этой точкой зрения заключается в присвоении значений одному или нескольким интересующих параметров модели таким образом, чтобы eptemic desiderata, в частности последовательность и последовательность.

Счета на основе моделей были разработаны путем изучения измерений практики в науке, и особенно в метрологии. Метрология, официально определяется как «наука об измерениях и ее приложение »(JCGM 2012: 2.2), является предметом изучения с разработкой, обслуживанием и усовершенствованием средств измерений в естественных и технических науках. Метрологи обычно работают в бюро стандартизации или в специализированных лабораториях, ответственный за калибровку измерительного оборудования, сравнение стандартов и оценка измерений неопределенности, среди других задач.Только недавно философы начали заниматься богатыми концептуальными проблемами лежащей в основе метрологической практики, и особенно с выводами участвует в оценке и повышении точности измерений стандарты (Chang 2004; Boumans 2005a: Chap. 5, 2005b, 2007a; Frigerio и другие. 2010; Teller 2013, 2018; Риордан 2015; Шлаудт и Хубер 2015; Tal 2016a, 2018; Mitchell et al. 2017; Месснер и Нордманн 2017; de Courtenay et al. 2019).

Основная мотивация для разработки модельных счетов: попытка прояснить эпистемологические принципы, лежащие в основе аспекты измерительной практики.Например, метрологи используют разнообразие методов калибровки средств измерений, стандартизация и отслеживание единиц и оценка неопределенности (обсуждение метрологии см. в предыдущем раздел). Традиционные философские теории, такие как математические теории измерения не основываются на предположениях, выводах шаблоны, доказательства или критерии успеха, связанные с такими методы. Как отмечает Frigerio et al. (2010) утверждают, что теория измерений плохо подходит для разъяснения этих аспектов измерения, поскольку абстрагируется от процесса измерения и фокусируется исключительно на математические свойства весов.Напротив, модельные счета считают построение шкалы лишь одной из нескольких задач участвует в измерении, наряду с определением измеряемого параметры, конструкция и калибровка прибора, отбор образцов и подготовка, обнаружение ошибок и оценка неопределенности, среди прочего (2010: 145–7).

7.1 Роль моделей в измерении

Согласно модельным расчетам, измерение предполагает взаимодействие между интересующим объектом («система под измерение »), инструмент (« измерение система ») и среду, которая включает предметы.Другие, вторичные взаимодействия также могут иметь отношение к определение результата измерения, например, взаимодействие между измерительным прибором и эталонами, используемыми для его калибровка и цепочка сравнений, отслеживающих эталон стандарт обратно к первичным эталонам (Mari 2003: 25). Измерение продолжается путем представления этих взаимодействий с набором параметры и присвоение значений подмножеству этих параметров (известные как «измеряемые величины») на основе результатов взаимодействия.Когда измеряемые параметры являются числовыми, они называются «Количества». Хотя измеряемые величины не обязательно должны быть количествами, будет предложен сценарий количественного измерения, в котором следует.

Два вида результатов измерений различаются по моделям. счета [JCGM 2012: 2.9 и 4.1; Джордани и Мари 2012: 2146; Таль 2013]:

  1. Показания приборов (или «Чтения»): это свойства измерительного прибор в конечном состоянии после того, как процесс измерения полный.Примеры: цифры на дисплее, отметки при множественном выборе анкета и биты, хранящиеся в памяти устройства. Показания могут быть представлены числами, но такие числа описывают состояния инструмент, и его не следует путать с результатами измерения, которые относятся к состояниям объекта измерения.
  2. Результаты измерения (или «результаты»): это утверждения о знании значений одной или нескольких величин приписываются измеряемому объекту и обычно сопровождаются указанием единицы измерения и масштаба и сметы неопределенности измерения.Например, результат измерения может быть следующим: выражается предложением «масса объекта a составляет 20 ± 1 грамм с вероятностью 68% ».

Как подчеркивают сторонники модельных расчетов, выводы из показания приборов к результатам измерений нетривиальны и зависят от множества теоретических и статистических предположений о объект измерения, прибор, окружающая среда и процесс калибровки. Результаты измерений часто достигаются через статистический анализ нескольких показаний, включая предположения о форме распределения показаний и случайность воздействия окружающей среды (Боген и Вудворд 1988: 307–310).Результаты измерений также включают поправки на систематические эффекты, и такие поправки основаны на теоретических предположения относительно работы прибора и его взаимодействия с объектом и окружающей средой. Например, длина измерения необходимо скорректировать для изменения измерения длина стержня с температурой, поправка, которая выводится из теоретического уравнения теплового расширения. Систематический исправления связаны с собственными неопределенностями, например, в определение значений констант, и эти неопределенности оценивается посредством вторичных экспериментов, включающих дальнейшие теоретические и статистические допущения.Более того, неопределенность, связанная с результат измерения зависит от методов, используемых для калибровка прибора. Калибровка требует дополнительных предположения о приборе, калибрующем аппарате, измеряемая величина и свойства эталонов (Ротбарт и Слейден 1994; Франклин 1997; Бэрд 2004: Глава 4; Soler et al. al. 2013). Другой компонент неопределенности происходит из неопределенности в определении измеряемой величины и известен как «Неопределенность определений» (Мари и Джордани, 2013; Греги 2015).Наконец, измерение включает в себя фон предположения о типе весов и системе единиц измерения, и эти предположения часто связаны с более широкими теоретическими и технологическими соображения, касающиеся определения и реализации весов и единицы.

Эти различные теоретические и статистические допущения составляют основу для построения одной или нескольких моделей измерительного процесса. В отличие от математических теорий измерения, где термин «Модель» обозначает теоретико-множественную структуру, которая интерпретирует формальный язык, здесь термин «модель» обозначает абстрактное и локальное представление целевой системы, которая построен на упрощении предположения. [17] Соответствующей целевой системой в этом случае является процесс измерения, то есть система, состоящая из измерительного прибора, объектов или события, подлежащие измерению, окружающая среда (включая людей-операторов), вторичные инструменты и эталоны, эволюция во времени эти компоненты и их различные взаимодействия друг с другом. Измерение рассматривается как набор процедур, цель которых — согласованно присваивать значения параметрам модели на основе прибора показания. Поэтому модели рассматриваются как необходимые предварительные условия для возможность вывода результатов измерения из прибора показания, и как решающие для определения содержания измерения результаты.Как подчеркивают сторонники модельных расчетов, показания, полученные с помощью одного и того же процесса измерения, могут использоваться для установить разные результаты измерения в зависимости от того, как процесс измерения моделируется, например, в зависимости от того, в какой среде учитываются влияния, статистические допущения используются для анализа шума, и какие приближения используются при применении фоновая теория. Как говорит Лука Мари,

любой результат измерения содержит информацию, имеющую значение только в контекст метрологической модели, такая модель требуется для включить спецификацию для всех сущностей, которые явно или неявно присутствуют в выражении результата измерения.(2003: 25)

Точно так же говорят, что модели обеспечивают необходимый контекст для оценка различных аспектов качества результатов измерений, включая точность, прецизионность, погрешность и неопределенность (Boumans 2006, 2007a, 2009, 2012b; Мари 2005b).

Основанные на моделях описания расходятся с эмпирическими интерпретациями теории измерений в том, что они не требуют отношений между результаты измерения должны быть изоморфны или гомоморфны наблюдаемым отношения между объектами измерения (Mari 2000).Конечно, согласно модельным расчетам отношения между объектами измерения вовсе не обязательно быть наблюдаемыми до их измерения (Frigerio et al. al. 2010: 125). Вместо этого ключевое нормативное требование основанной на моделях учетных записей заключается в том, что значения присваиваются параметрам модели в согласованном манера. Критерий согласованности можно рассматривать как сочетание двух подкритерии: (i) согласованность допущений модели с соответствующими фоновые теории или другие существенные предположения о измеряемая величина; и (ii) объективность, i.е. взаимное согласованность результатов измерений по разным измерениям инструменты, окружающая среда и модели [18] (Frigerio et al.2010; Tal 2017a; Teller 2018). Первый подкритерий предназначен для обеспечения того, чтобы предполагаемое количество измеряется, а второй подкритерий предназначен для обеспечения что результаты измерения можно разумно отнести к измеряемым объект , а не какой-то артефакт измерения инструмент, среда или модель.Взятые вместе, эти два требования гарантируют, что результаты измерений остаются действительными независимо от конкретных предположений, связанных с их производства, и, следовательно, контекстная зависимость измерения результаты не угрожают их общей применимости.

7.2 Модели и измерения в экономике

Помимо их применимости к физическим измерениям, модели на основе Анализ также проливает свет на измерения в экономике. Как физический количества, значения экономических переменных часто невозможно наблюдать непосредственно и должны выводиться из наблюдений, основанных на абстрактных и идеализированные модели.Экономист девятнадцатого века Уильям Джевонс за Например, измерять изменения в стоимости золота, постулируя определенные причинно-следственные связи между стоимостью золота, предложением золота и общий уровень цен (Hoover and Dowell 2001: 155–159; Morgan 2001: 239). Как показывает Джулиан Рейсс (2001), Джевонс измерения стали возможны благодаря использованию двух моделей: Теоретико-причинная модель экономики, в основе которой предположение, что количество золота может увеличиться или снижать цены; и статистическая модель данных, основанная на предположение о том, что местные колебания цен взаимно независимы и поэтому взаимно компенсируются при усреднении.Взято вместе эти модели позволили Джевонсу сделать вывод об изменении значения золота на основе данных об исторических ценах различных товар. [19]

То, как модели функционируют в экономических измерениях, привело к некоторые философы считают определенные экономические модели инструменты сами по себе, аналогично линейкам и весам (Boumans 1999, 2005c, 2006, 2007a, 2009, 2012a, 2015; Morgan 2001). Марсель Буманс объясняет, как макроэкономисты могут изолировать переменная, представляющая интерес от внешних воздействий, путем настройки параметров в модель макроэкономической системы.Этот прием освобождает экономистов от невозможной задачи управления реальной системой. Как Боуман утверждает, что макроэкономические модели функционируют как инструменты измерения, поскольку поскольку они создают инвариантные отношения между входами (показаниями) и выходов (результатов), и насколько эта инвариантность может быть проверена калибровка по известным и стабильным фактам. Когда такие модельные процедуры сочетаются с экспертной оценкой, они могут производить надежные измерения экономических явлений даже вне контроля лабораторные настройки (Boumans 2015: гл.5).

7.3 Психометрические модели и конструктивная валидность

Еще одна область, в которой модели играют центральную роль в измерениях, — это психология. Измерение большинства психологических характеристик, таких как интеллект, тревога и депрессия, не полагаются на гомоморфные отображения типа, поддерживаемого представительной теорией Измерение (Уилсон 2013: 3766). Вместо этого психометрическая теория полагается преимущественно на разработке абстрактных моделей, предназначенных для прогнозировать производительность субъектов в определенных задачах.Эти модели построены на основе существенных и статистических предположений о измеряемый психологический атрибут и его отношение к каждому задача измерения. Например, Теория отклика предмета, популярная подход к психологическому измерению, использует различные модели для оценить надежность и валидность анкет. Рассмотрим анкета, предназначенная для оценки понимания английского языка («способность»), предлагая испытуемым серию да / нет вопросы («предметы»).Одна из самых простых моделей Для калибровки таких вопросников используется модель Раша (Rasch 1960). Эта модель предполагает простое алгебраическое соотношение — известное как «журнал шансов» — между вероятностями что испытуемый ответит на заданный вопрос правильно, сложность этот конкретный предмет и способности субъекта. Новый анкеты калибруются путем проверки соответствия между их показания и прогнозы модели Раша и назначение уровни сложности для каждого элемента соответственно.Затем модель используется в в сочетании с анкетой для определения уровня владения английским языком понимание (результаты) из исходных баллов анкеты (показания) (Уилсон 2013; Мари и Уилсон 2014).

Вид статистической калибровки (или «масштабирования») модели Раша дает повторяемые результаты, но часто только первый шаг к полноценному психологическому измерению. Психологов обычно интересуют результаты не ради самого себя, но ради оценки некоторых основных и латентный психологический признак, e.г., понимание английского языка. Хорошего соответствия между ответами на вопросы и статистической моделью пока нет. определить, что измеряет анкета. Процесс установление того, что процедура измеряет предполагаемый психологический атрибут известен как «проверка». Один из способов проверки психометрический инструмент предназначен для проверки того, могут ли различные процедуры, предназначены для измерения одного и того же скрытого атрибута. полученные результаты. Такое тестирование относится к семейству методов проверки. известная как «проверка конструкции».Конструкция — это абстрактное представление скрытого атрибута, предназначенного для измерено, и

отражает гипотезу […] о том, что различные типы поведения коррелируют друг с другом в исследованиях индивидуальных различий и / или аналогично будут затронуты экспериментальные манипуляции. (Nunnally И Бернштейн 1994: 85)

Конструкции обозначаются переменными в модели, которая предсказывает, какие корреляции будут наблюдаться между показаниями различных меры, если они действительно являются показателями одного и того же атрибута.Такие модели включают существенные допущения об атрибуте, в том числе его внутренняя структура и его отношения с другими атрибутами, и статистические допущения о корреляции между различными показателями (Campbell & Fiske 1959; Nunnally & Bernstein 1994: Ch. 3; Angner 2008).

В последние годы философы науки все больше интересуется психометрикой и концепцией валидности. Одна дискуссия касается онтологического статуса скрытых психологических атрибутов.Денни Борсбум выступил против операционализма по поводу латентного атрибутов и в пользу определения действительности таким образом, чтобы охватывает реализм: «тест действителен для измерения атрибута, если и только если а) атрибут существует, и б) вариации в атрибута причинно приводят к вариациям в результатах методика измерения »(2005: 150; см. также Hood 2009, 2013; Праздник 2020). Элина Вессонен защищала умеренную форму операционализм по поводу психологических атрибутов и утверждал, что умеренный операционализм совместим с осторожным реализмом (2019).Еще одна недавняя дискуссия посвящена обоснованию разработать процедуры проверки. По словам Анны Александровой, проверка конструкции в принципе является оправданной методологией, поскольку поскольку он устанавливает согласованность с теоретическими предположениями и фоновые знания о скрытом атрибуте. Однако Александрова отмечает, что на практике врачи-психометристы, намеревающиеся измерять счастье и благополучие часто избегают теоретизирования об этих конструирует, а вместо этого апеллирует к народным верованиям респондентов.Это сводит на нет цель проверки конструкции и превращает ее в узкое, техническое упражнение (Александрова, Хайброн, 2016; Александрова 2017; см. также McClimans et al. 2017).

Более фундаментальная критика психометрии заключается в том, что она догматически предполагает, что психологические атрибуты могут быть количественно. Мичелл (2000, 2004b) утверждает, что психометристы не предпринимали серьезных попыток проверить, соответствуют ли указанные атрибуты для измерения имеют количественную структуру, а вместо этого расплывчатая концепция измерения, которая скрывает это пренебрежение.В ответ, Борсбум и Мелленберг (2004) утверждают, что ответ на предмет Теория обеспечивает вероятностные тесты количественной оценки атрибуты. Психометристы, строящие статистическую модель сначала предположить, что атрибут является количественным, а затем подвергнуть модель эмпирическим тестам. В случае успеха такие испытания обеспечивают косвенное подтверждение исходной гипотезы, например по показывая, что атрибут имеет аддитивную объединенную структуру (см. также Vessonen 2020).

Несколько ученых указали на сходство способов моделирования используются для стандартизации измеряемых величин в натуральных и социальные науки.Например, Марк Уилсон (2013) утверждает, что психометрические модели можно рассматривать как инструменты для построения эталоны в том же смысле «измерение эталон », применяемый метрологами. Другие вызвали сомнения по поводу целесообразность и желательность принятия примера естественные науки при стандартизации конструкций в социальных науках. Нэнси Картрайт и Роза Рунхардт (2014) обсуждают «Баллунг» — термин, заимствованный у Отто Нейрата. для обозначения концепций с нечеткой и контекстно-зависимой областью действия.Примеры концепций Баллунга — это раса, бедность, социальная изоляция и качество программ PhD. Такие концепции слишком многогранны, чтобы их измеряется по одной метрике без потери смысла и должен быть представлен либо матрицей индексов, либо несколькими разными меры в зависимости от целей и ценностей (см. также Брэдберн, Картрайт и Фуллер, 2016, Другие интернет-ресурсы). Александрова (2008) указывает, что этические соображения влияют на вопросы об обоснованности мер благосостояния не менее соображения воспроизводимости.Такие этические соображения контекстно-зависимый и может применяться только по частям. В аналогичном Вена, Лия МакКлиманс (2010) утверждает, что единообразие не всегда подходящей цели для разработки анкет, так как открытость вопросов часто является неизбежным и желательным для получения соответствующая информация от предметы. [20] Переплетение этических и эпистемологических соображений особенно ясно, когда психометрические анкеты используются в медицинских контексты для оценки благополучия и психического здоровья пациентов.В таком случаи, небольшие изменения в дизайне анкеты или анализа его результатов могут принести значительный вред или пользу пациентам (МакКлиманс, 2017; Стегенга, 2018, глава 8). Эти идеи подчеркивают ценностный и контекстуальный характер измерения умственных и социальные явления.

Разработка модельных счетов обсуждалась в предыдущем раздел является частью более крупного «эпистемологического поворота» в философия измерения, возникшая в начале 2000-х гг.Скорее чем упор на математические основы, метафизику или семантика измерения, философские работы последних лет имеют тенденцию к сосредоточиться на предпосылках и моделях вывода, участвующих в конкретные практики измерения, а также исторические, социальные и материальные размеры измерения. Философское изучение этих темы называют «эпистемологией измерение »(Mari 2003, 2005a; Leplège 2003; Tal 2017a). В самом широком смысле эпистемология измерения — это изучение отношения между измерением и знанием.Центральные темы которые подпадают под сферу эпистемологии измерения, включают условия, при которых измерения производят знания; то содержание, объем, обоснование и пределы таких знаний; то причины, по которым определенные методики измерения и стандартизация успешна или не поддерживает определенные знания претензии, а также отношения между измерениями и другими познавательная деятельность, такая как наблюдение, теоретизирование, экспериментирование, моделирование и расчет.Следуя этим цели, философы опираются на работы историков и социологи науки, занимающиеся измерением практики в течение более длительного периода (Wise and Smith 1986; Latour 1987: Ch. 6; Schaffer 1992; Портер 1995, 2007; Wise 1995; Ольха 2002; Галисон 2003; Gooday 2004; Crease 2011), а также по истории и философия научных экспериментов (Harré 1981; Hacking 1983; Франклин 1986; Картрайт 1999). Следующие подразделы просмотрите некоторые из тем, обсуждаемых в этом быстрорастущем корпусе литература.

8.1 Стандартизация и научный прогресс

Тема, привлекшая значительное внимание философов в последние годы — это выбор и улучшение измерений стандарты. Вообще говоря, стандартизация количественной концепции означает: предписывать определенный способ применения этой концепции к бетон подробности. [21] Стандартизация измерительного прибора означает оценку того, насколько хорошо результаты измерений этим прибором соответствуют предписанному режиму применение соответствующей концепции. [22] Соответственно, термин «эталон» имеет не менее два значения: с одной стороны, он обычно используется для обозначения абстрактные правила и определения, регулирующие использование количества понятия, такие как определение счетчика. С другой стороны, термин «эталон» также обычно используется для обозначения к конкретным артефактам и процедурам, которые считаются образцовыми применение количественной концепции, такой как металлический стержень, который служил эталонным счетчиком до 1960 г.Эта двойственность смысла отражает двойственную природу стандартизации, которая включает в себя как абстрактные и конкретные аспекты.

В Раздел 4 было отмечено, что стандартизация предполагает выбор между нетривиальными альтернативы, такие как выбор между различными термометрическими жидкостями или среди разных способов обозначения одинаковой продолжительности. Эти варианты нетривиальные в том смысле, что они влияют на то, температурные (или временные) интервалы считаются равными и, следовательно, влияют на содержат ли утверждения естественного права термин «Температура» (или «время») оказывается верной.Обращение к теории, чтобы решить, какой стандарт более точен, было бы круговой, поскольку теория не может быть определенно применена к подробности до выбора эталона. Этот округлость по-разному называли «проблемой координации »(van Fraassen 2008: Ch. 5) и« проблема номических измерений »(Chang 2004: Ch. 2). Как уже упоминалось, конвенционалисты пытались уйти от округлости, полагая, что априори утверждения, известные как «координационные определения », которые должны были связать количественные термины с специфические измерительные операции.Недостатком этого решения является то, что он предполагает, что выбор эталона произвольный и статичны, тогда как на практике эталоны обычно выбираются на основе эмпирических соображений и в конечном итоге улучшаются или заменены более точными стандартами.

Новое направление работ по проблеме координации появилось в последние годы, в первую очередь из произведений Хасока Чанга (2001, 2004, 2007; Барвич и Чанг, 2015) и Бас ван Фраассен (2008: Гл.5; 2009, 2012; см. также Padovani 2015, 2017; Мишель 2019). Эти Работы используют исторический и последовательный подход к проблеме. Вместо того, чтобы полностью избегать проблемы округлости, как и их предшественники, они намеревались показать, что округлость не порочный. Чанг утверждает, что построение количественной концепции и Стандартизация его измерения — взаимозависимые и повторяющиеся задачи. Каждая «эпистемическая итерация» в истории стандартизация уважает существующие традиции и в то же время исправляя их (Chang 2004: Ch.5). Донаучная концепция температура, например, была связана с грубым и неоднозначным методы упорядочивания предметов от горячего к холодному. Термоскопы и в конечном итоге термометры помогли изменить первоначальную концепцию и сделали это точнее. С каждой такой итерацией количественное понятие было пересмотрены на более стабильный набор стандартов, которые, в свою очередь, позволили более точно проверить теоретические предсказания, облегчение последующего развития теории и построения более стабильных стандартов и т. д.

Как этот процесс избегает порочной замкнутости, становится ясно, когда мы посмотрим при этом либо «сверху», т.е. в ретроспективе с учетом наших текущие научные знания, или «изнутри», глядя в исторических событиях в их первоначальном контексте (ван Фраассен 2008: 122). С любой точки зрения координация успешна, потому что это увеличивает согласованность между элементами теории и инструментария. Вопросы «что считать количественным измерением X ? » и «какое количество X ?», хотя не имеют ответа независимо друг от друга, адресованы вместе в процессе взаимного совершенствования.Только когда человек принимает фундаменталистской точки зрения и пытается найти отправную точку для координация, свободная от предположений, что этот исторический процесс ошибочно не имеет эпистемического обоснования (2008: 137).

В новой литературе по координации смещается акцент обсуждение от определений количественных терминов к реализация этих определений. На метрологическом жаргоне «Реализация» — это физический инструмент или процедура, приблизительно удовлетворяет данному определению (ср.JCGM 2012: 5.1). Примеры метрологических реализаций — официальные прототипы килограмм и часы с цезиевым фонтаном, используемые для стандартизации второй. Недавние исследования показывают, что методы, используемые для проектирования, поддерживать и сравнивать реализации имеют прямое отношение к практическое применение понятий количества, единицы и масштаба, не менее чем определения этих понятий (Riordan 2015; Tal 2016). В связь между определением и реализацией единицы становится особенно сложно, когда определение сформулировано теоретически.Некоторые из основных единиц Международной системы (СИ) — включая метр, килограмм, ампер, кельвин и моль — нет больше определяется ссылкой на какой-либо конкретный вид физической системы, но фиксируя численное значение фундаментальной физической постоянной. Килограмм, например, был переопределен в 2019 году как единица массы. такое, что числовое значение постоянной Планка точно равно 6,62607015 × 10 -34 кг м 2 с -1 (BIPM 2019: 131). Понимание килограмма под этим определением — это в высшей степени теоретическая задача.Изучение практической реализации такие подразделения пролили новый свет на развивающиеся отношения между измерения и теория (Tal 2018; de Courtenay et al 2019; Wolff 2020b).

8.2 Теоретическая основа измерения

Как уже обсуждалось выше (разделы 7 и 8.1), теория и измерение взаимозависимы как исторически, так и концептуально. С исторической стороны развитие теории и измерение происходит через итерационные и взаимные уточнения. На концептуальная сторона, спецификация форм процедур измерения эмпирическое содержание теоретических концепций, а теория дает систематическая интерпретация показаний измерений инструменты.Эта взаимозависимость измерения и теории может показаться как угроза доказательной роли, которую измерение должно играть в научном предприятии. В конце концов, результаты измерений думал, что может проверить теоретические гипотезы, и это кажется требуют некоторой степени независимости измерения от теории. Этот угроза особенно очевидна, когда теоретическая гипотеза испытанный уже предполагается как часть модели измерения инструмент. Приведем пример из работы Франклина и др.(1989: 230):

На первый взгляд может показаться, что если кто-то должны были использовать ртутный термометр для измерения температуры объекты как часть эксперимента, чтобы проверить, расширяются ли объекты по мере повышения их температуры.

Тем не менее Франклин и др. сделать вывод, что округлость не порочный. Ртутный термометр можно откалибровать по другому термометр, принцип действия которого не предполагает закона теплового расширения, например, газовый термометр постоянного объема, тем самым подтверждая надежность ртутного термометра на независимые основания.В более общем плане, в контексте локальной проверки гипотез угроза замкнутости обычно может быть избегать обращения к другим видам инструментов и другим частям теория.

Другой вид беспокойства по поводу доказательной функции измерения возникает в глобальном масштабе, когда проводится проверка всех теорий. обеспокоен. Как утверждает Томас Кун (1961), научные теории обычно принимаются задолго до количественных методов их тестирования становятся доступными. Надежность недавно введенного измерения методы обычно проверяются на соответствие предсказаниям теории а не наоборот.По словам Куна, « путь от научного закона к научному измерению редко бывает ехал в обратном направлении »(1961: 189). Например, Закон Дальтона, который гласит, что веса элементов в химические соединения связаны друг с другом целиком пропорции, изначально противоречащие некоторым из наиболее известных мерки таких пропорций. Только предполагая Закон Дальтона, который последующие химики-экспериментаторы смогли исправлять и улучшать свои методы измерения (1961: 173).Следовательно, Кун утверждает, что функция измерения в физических науках не для проверки теории, а для ее применения во все большем объеме и точность, и, в конечном итоге, позволить стойким аномалиям выйти на поверхность это ускорит следующий кризис и научную революцию. Запись что Кун не утверждает, что измерение не имеет доказательной роли для играть в науку. Вместо этого он утверждает, что измерения не могут проверить теория изолирована, но только в сравнении с альтернативной теорией что предлагается в попытке объяснить обнаруженные аномалии за счет все более точных измерений (для яркого обсуждения диссертации Куна см. Hacking 1983: 243–5).

Традиционные дискуссии о теоретической нагруженности, как и у Куна, были проводится на фоне логических позитивистов различие между теоретическим и наблюдательным языком. В теоретическая нагруженность измерения правильно воспринималась как угроза возможность четкого разграничения между двумя языками. Современные дискуссии, напротив, больше не ведутся. теоретическая нагруженность как эпистемологическая угроза, но принимать как должное что некоторый уровень теоретической нагруженности является предпосылкой для измерений иметь какую-либо доказательную силу.Без некоторого минимального существенного предположения об измеряемой величине, например о ее приемлемости манипулированию и его отношению к другим величинам, это было бы невозможно интерпретировать показания средств измерений и следовательно, невозможно установить доказательную релевантность этих показания. Об этом уже говорил Пьер Дюгем (1906: 153–6; см. также Carrier 1994: 9–19). Более того, современные авторы подчеркивают, что теоретические предположения играют важные роли в исправлении ошибок измерения и оценке погрешности измерения.Действительно, физические процедуры измерения становятся более точными, когда лежащая в их основе модель деидеализованный, процесс, который предполагает увеличение теоретических богатство модели (Tal 2011).

Признание того, что теория имеет решающее значение для гарантии Доказательная надежность измерений обращает внимание на «Проблема обоснования наблюдений», которая является обратной вызов традиционной угрозе теоретической нагруженности (Tal 2016b). Задача состоит в том, чтобы указать, какую роль наблюдение играет в измерение, и особенно какая связь с наблюдением необходимо и / или достаточно, чтобы измерения могли сыграть доказательная роль в науках.Эта проблема особенно очевидна, когда одна пытается объяснить растущее использование вычислительных методы выполнения задач, которые традиционно решались измерительные приборы. В роли Маргарет Моррисон (2009) и Венди Паркер (2017) утверждают, бывают случаи, когда достоверная количественная информация собирается о целевой системе с помощью компьютера моделирование, но таким образом, чтобы удовлетворить некоторые из основных Desiderata для измерения, например, эмпирическое обоснование и ретроспективный (см. также Lusk 2016).На такую ​​информацию не полагается по сигналам, передаваемым от конкретного объекта интереса к инструмента, но на использовании теоретических и статистических моделей для обрабатывать эмпирические данные о связанных объектах. Например, данные методы ассимиляции обычно используются для оценки прошлых атмосферных температуры в регионах, где нет показаний термометра. Некоторые методы делают это путем подбора вычислительной модели поведение атмосферы на комбинацию доступных данных из близлежащие регионы и модельный прогноз условий во время наблюдение (Parker 2017).Эти оценки затем используются в различных способов, в том числе в качестве данных для оценки перспективных климатических моделей. Независимо от того, называют ли эти оценки «Измерения», они ставят под сомнение идею о том, что производство надежные количественные данные о состоянии объекта требуют наблюдая за этим объектом, как бы слабо он ни понимал термин «Наблюдение». [23]

8,3 Точность и прецизионность

Два ключевых аспекта надежности результатов измерений: тщательность и точность.Рассмотрим серию повторяющихся весов измерения, выполненные на конкретном объекте с равными руками баланс. С реалистической, «ошибочной» точки зрения, результаты этих измерений точны , если они близки к истинному значению измеряемой величины — в нашем случае истинное соотношение веса объекта к выбранному unit — и — точный , если они расположены близко друг к другу. An аналогия, которую часто цитируют, чтобы прояснить различие, основанное на ошибках, — это стрелы стреляют в цель, с точностью, аналогичной близости попадания в яблочко и точность, аналогичная плотности распространения хитов (ср.JCGM 2012: 2.13 и 2.15, Teller 2013: 192). Хотя интуитивно понятный, основанный на ошибках способ выделения различий вызывает эпистемологическую трудность. Принято считать, что точные истинные значения большинства представляющих интерес для науки величин непознаваемым, по крайней мере, когда эти количества измеряются непрерывно Весы. Если это предположение выполнено, точность, с которой измеряемые величины не могут быть известны с точностью, а только оценивается путем сравнения неточных измерений друг с другом.И все еще непонятно, почему сходимость неточных измерений должна быть воспринимается как указание на истину. Ведь измерения могли быть страдают от общей предвзятости, которая предотвращает их индивидуальные неточности от компенсации друг друга при усреднении. В отсутствие когнитивный доступ к истинным ценностям, как оценка измерения точность возможна?

Отвечая на этот вопрос, философы извлекли пользу из изучения различные значения термина «точность измерения» как используется практикующими учеными.По крайней мере, пять разных чувств были идентифицированы: метафизические, эпистемологические, операционные, сравнительные и прагматичный (Tal 2011: 1084–5). В частности, эпистемологические или «Основанный на неопределенности» смысл этого термина метафизически нейтрален и не предполагает существования истинных ценностей. Вместо, за точность результата измерения принимается близость согласие между ценностями, разумно отнесенными к данной величине доступные эмпирические данные и базовые знания (см. JCGM 2012: 2.13 Заметка 3; Джордани и Мари 2012; де Куртенэ и Грежис 2017).Таким образом, точность измерения может быть оценена следующим образом: установление устойчивости среди последствий моделей, представляющих различные измерительные процессы (Basso 2017; Tal 2017b; Bokulich 2020; Стейли 2020).

Согласно концепции, основанной на неопределенности, неточность — это особый вид неточности. Например, неточность измерения веса составляет широта разброса ценностей, которые обоснованно приписываются вес объекта с учетом показаний весов и доступные базовые знания о том, как работает баланс, и стандартные веса.Неточность этих измерений заключается в компонент неточности, возникающий из-за неконтролируемых изменений показания баланса при повторных испытаниях. Другие источники неточность, помимо неточности, включает несовершенные исправления систематические ошибки, неточно известные физические константы и неопределенные определения измеряемых величин, среди прочего (см. Раздел 7.1).

Пол Теллер (2018) выдвигает другое возражение против ошибочного понятие точности измерения. Он возражает против предположения, что он называет «реализмом точности измерений», согласно которому в действительности измеримые величины имеют определенные значения.Теллер утверждает что это предположение неверно в том, что касается величин обычно измеряется в физике, потому что любое уточнение определенного значения (или диапазоны значений) для таких величин предполагает идеализацию и следовательно, не может относиться ни к чему в действительности. Например, концепция обычно понимается под фразой «скорость звука в воздух »включает в себя множество неявных идеализаций, касающихся однородность химического состава воздуха, температуры и давление, а также стабильность единиц измерения.Удаление эти идеализации полностью потребуют добавления бесконечного количества детали к каждой спецификации. Как утверждает Теллер, точность измерения следует понимать как полезную идеализацию, а именно как концепция, которая позволяет ученым оценивать согласованность и последовательность среди результатов измерения как если бы лингвистическое выражение эти результаты зацепились за все в мире. Точность аналогично идеализированная концепция, основанная на неограниченном и неопределенное определение того, что считается повторением измерения при «тех же» обстоятельствах (Teller 2013: 194).

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *