Эпоха Fluke 2.0

Автор (мистер "инженер-электрик" Джефф Пауэлл) сразу заявляет, что он был свидетелем чего-то крайне необычного в физике электричества, чего-то, противоречащего всем канонам электродинамики, чего-то, что до сего времени, до эпохи Флюке, существовало в природе, но не наблюдалось человечеством. Мистеру инженеру выпала честь наблюдать явление, не укладывающееся в рамки современной науки и возвестить миру о крахе этой науки и рождении новой джеффодинамики.

Как же было совершено это эпохальное открытие? Почему его не сделали столетием ранее? Все дело - в чуде современной техники, в удивительном 87-м Флюке. И не в том занюханном Флюке, который дядюшка МИБ таскал в кармане 10 лет и вынимал только для работы и раз в год для поверки. Впрочем, буржуазная техника на нашем морозе не работает. Жидко-кристаллический дисплей замерзает почти мгновенно уже при -40. Так что Флюшка живет в теплом кармане, а дядюшка МИБ, подключившись к системе, лезет носом в этот карман. Что ж делать, раз гора не идет к Магомету?!

Дело в новом и поверенном Флюке самого Джеффа. Я думаю, это не китайский Флюк, предлагаемый на продажу (судя по их сайту) по сотне долларов за штуку и продаваемый в России по 700 долларов (вернее, за 20.500 рублей). Это, наверное, добротный немецкий Флюк. Новый и поверенный. Выпущенный в китайском филиале Fluke.

Как жили инженеры-электрики до Флюке и до Джеффа? В допотопные времена, в дофлюшкинскую эпоху, ток измеряли приборами с магнитоэлектрической или электромагнитной системой.

Ток

Магнитоэлектрические приборы состоят из измерительной цепи, измерительного механизма и отсчетного устройства. Конструктивно измерительный механизм может быть выполнен либо с подвижным магнитом, либо с подвижной катушкой. На нашем рисунке показана конструкция прибора с подвижной катушкой. Постоянный магнит 1, магнитопровод с полюсными наконечниками 2 и неподвижный сердечник 3 составляют магнитную систему механизма. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создается сильное равномерное радиальное магнитное поле, в котором находится подвижная прямоугольная катушка 4, намотанная медным или алюминиевым проводом на алюминиевом каркасе (применяются и бескаркасные рамки). Катушка (рамка) 4 может поворачиваться в зазоре на полуосях 5 и 6. Спиральные пружины 7 и 8 создают противодействующий момент и используются для подачи измеряемого тока от выходных зажимов прибора в рамку (механические и электрические соединения на рисунке не показаны), рамка жестко соединена со стрелкой 9. Для балансировки подвижной части имеются передвижные грузики 10.

Идея механизма следующая. Если хотят узнать величину тока в каком-либо участке электрической цепи, цепь разрывают и присоединяют к концам катушки (часто - через пружины). Через катушку и идет интересующий нас ток (точнее, близкая к нему величина, т.к. полностью избежать взаимовлияния прибора на цепь и цепи на прибор невозможно, хотя омическое сопротивление рамки ничтожно мало - порядка 0.0001 Ом и меньше). На проводник с током (витки катушки), находящийся в магнитном поле, действует момент сил Ампера, приводящий катушку во вращение. Нам здесь важно понять, что этот прибор реагирет непосредственно на протекание через него тока. Нет тока в катушке - нет показаний прибора. В частности, если на проводящем участке цепи создан градиент распределенного статического заряда (скажем, медный проводник в конденсаторе), то наш прибор, будучи подключен в этот участок, никакого тока не обнаружит.

Джефф Пауэлл это прекрасно понимает. Чем и объясняется его изумление. А вот чего он не понимает, так это устройство входной измерительной цепи Флюке. В отличие от непосредственного измерения тока катушкой магнитоэлектрического прибора, Флюке измеряет величину тока косвенно, через падение напряжения на эталонном сопротивлении. И хотя принципиальной схемы Fluke мне найти не удалось, все говорит о том, что и в нем применена типичная для цифровых мультиметров косвенная схема измерения тока. В самом грубом виде - примерно такая:

ОУ
Видим, что используется обычнвй операционник Видлара TL081 от Texas Instruments типа Standard Linear.

Так что же в действительности наблюдали Джефф с товарищем? Надо думать, обнаружив свои 10мкА, они сразу же убедились в отсутствии смещения нуля прибора, закоротив входы операционного усилителя (хотя, судя по техническому уровню изложения, они могли до этого и не догадаться - прибор поверен и точка). Ведь что мы наблюдаем? Ток в 10 мкА через сопротивление 10 мОм, т.е на измерительном резисторе R наблюдается перепад напряжения в 10*10 мкА*мОм = 0.1 мкВ. Флюке, понятно, особой прецезионностью не обладает, и смещение нуля при поверке на такую величину не исключено.

Однако, все говорит за то, что Джефф действительно наблюдал смещение 0.1 мкВ на входе прибора в течение нескольких часов.

Как мы уже заметили, если проводник расположен вдоль силовых линий электрического поля, то подключенный к неиу прибор магнитоэлектрического принципа действия покажет чистый ноль. Совсем другое дело, если подключиться Флюком. Пусть исходный проводник с сопротивлением 1 Ом лежит в поле с разностью потенциалов в 1 мВ. Подключив Флюке с сопротивлением 0.01 Ом, мы скинем на это сопротивление 0.01 напряжения, т.е. на входе операционного усилителя будет висеть напряжение в 10 мкВ, что даст показания по току около 10 мА.

Ну, надеюсь, понятно, почему физики в дофлюшкину эпожу были темны, а с наступлением эпохи Fluke - прозрели.

Теперь разберемся, откуда же взялись эти несчастные доли микровольта на флюшкину голову и на голову инженера Джеффа?

Share this post for your friends:
Friend me:

Эпоха Fluke 2.0: 2 комментария

  1. Блестящий анализ. Всё-таки русская инженерная школа жива. Слава Богу она. в отличие от американской. не поражена релятивизмом.

  2. Пусть исходный проводник с сопротивлением 1 Ом лежит в поле с разностью потенциалов в 1 мВ.
    ==================================================
    Но, если просто лежит, то через время порядка Т= RC становится эквипотенциалью

    Пусть R = 1 Ом и C = 10...100 пФ, тогда Т = 10...100 пс.
    Сиречь, электродинамика исчезает практически мгновенно.
    Далее все токи и потоки энергии = нулю.
    И мы в царстве электростатики
    ..........................................................................

    Но в статье 10 мкА наблюдали в течение часов . Что, в описанных во Флюке1 ситуациях, возможно из-за указанной втаомщшних коментариях причине
    А именно:
    Электрод находится в облаке электронов ( отрицательных ионов) , термоэмиттированных из муфеля и дургих нагретых деталей печи.

    ..........................................................................................
    Впрочем, в приведенной МИБом электронной схеме есть ещё ряд источников такого тока
    - термо-эдс на контактах измерительного сопротиления 0.01 Ом,
    - то же между контактами 1 ... 7 операционного усилителя

    Второе - если не провели корректировку показаний измерителя на сигнал КЗ на контактах 2-3 ОУ . Или путём двух измерений с перекидыванием полярности щупов прибора и вычислением среднего.

    Русские инженеры такое проделывают чисто рефлекторно,
    ( помнится, именно так натаскивал студентов на лабах, как и меня шпыняли в своё время) .
    Но вот касательно традиций у инопланетян Флюка вполне разделяю скептицизм того же МИБа, так как предостаточно понаблюдал за работой тамошних "инженеров" и "техников".

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>