Все электроизмерительные приборы в цепи переменного тока

Электрическая цепь. Типы электроизмерительных приборов

Электрические величины, такие как сила тока, напряжение, сопротивление, ЭДС и т.п., непосредственно наблюдателями не воспринимаются. Поэтому в электроизмерительных приборах исследуемая величина преобразуется в другую, связанную с ней функциональной зависимостью и доступную для непосредственного восприятия наблюдателем. Электроизмерительные приборы весьма разнообразны по своему принципу действия и конструкции. Поэтому, сначала рассмотрим основные элементы электрической цепи, а затем основные типы электроизмерительных приборов.

Электрическая цепь состоит из: источника тока, потребителей тока, регулирующей аппаратуры и электроизмерительных приборов, соединенных проводами. Соединение трех и более проводников называется узлом электрической цепи. Электрическая цепь, содержащая узлы, называется разветвленной. Графическое изображение элементов электрической цепи и их соединение называется схемой цепи. Основные обозначения электрической цепи приведены в таб. 11.

Электроизмерительные приборы подразделяют на амперметры (измерители тока), вольтметры (измерители напряжения), ваттметры (измерители мощности), омметры (измерители сопротивления), частотомеры (измерители частоты переменного тока), счетчики электрической энергии и др.

В зависимости от принципа действия, положенного в основу устройства измерительного механизма, электроизмерительные приборы, относятся к различным системам: магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, тепловой, индукционной и др. Приборы каждой их этих систем имеют свои условные обозначения, которые обычно изображены на шкалах электроизмерительных приборов (табл. 12).

Наиболее часто используют следующие системы электроизмерительных приборов.

Магнитоэлектрическая – применяется в амперметрах и вольтметрах постоянного тока всех классов точности, а в сочетании с различными выпрямляющими и преобразующими устройствами и для переменного тока. Приборы этой системы состоят из постоянного магнита, в кольцевом зазоре которого помещена рамка, через которую протекает ток. Возникающий при этом момент силы Ампера поворачивает рамку, преодолевая сопротивление пружинки или скручивающего подвеса на определенный угол (рис. 15).

Рис. 15. Схема устройства магнитоэлектрического прибора:

1 – постоянный магнит; 2 – магнитопровод; 3 – полюсные наконечники;

4 – подвижная рамка; 5 – сердечник; 6 – магнитный шунт для регулировки

чувствительности прибора; 7 – растяжки; 8 – опоры; 9 – стрелка-указатель

Рис. 16. Схема устройства электромагнитного измерительного прибора:

1 – катушка; 2 – ферромагнитный сердечник; 3 – ось;

4 – стрелка-указатель; 5 – шкала; 6 –пружина

Рис. 17. Схема устройства электродинамического измерительного прибора (электродинамический ваттметр):

1 – катушка; 2 – катушка (подвижная); 3 – стрелка-указатель; 4 – пружина

Рис. 18. Схема устройства электростатического измерительного прибора:

1 – подвижные пластины; 2 – неподвижные пластины; 3 – ось;

4 – пружина; 5 – стрелка-указатель; 6 – шкала

Рис. 19. Схема устройства теплового измерительного прибора:

1 – нить с большим коэффициентом температурного расширения; 2 – проволока;

3 – стрелка-указатель; 4 – барабан; 5 – пружина; 7, 6 – система оттяжек нити

Электромагнитная – применяется в амперметрах и вольтметрах для измерения переменного тока невысокой частоты.

Приборы этой системы состоят из катушки, куда при пропускании через нее тока втягивается ферромагнитный сердечник, который поворачивает стрелку, преодолевая сопротивление спиральной пружины (рис. 16).

Электродинамическая – приборы этой системы применяются для измерений класса точности 0,1; 0,2; 0,5. Однако они чувствительны к перегрузкам и потребляют относительно большую мощность.

Механизм прибора состоит из двух катушек: неподвижной и подвижной. При взаимодействии протекающих по катушкам токов подвижная катушка поворачивается на некоторый угол, преодолевая сопротивление спиральной пружины (рис. 17).

Электростатическая – применяется для измерения постоянного и переменного напряжений от 10 В до 75 кВ Принцип действия прибора основан на перемещении подвижных пластин, в результате которого происходит взаимодействие электрически заряженных пластин (проводников), разделенных диэлектриками. При перемещении подвижных пластин изменяется ёмкость между пластинами вследствие изменения их площади или расстояния между ними.

В приборах, с изменяющейся площадью пластин, при включении в измеряемую цепь, неподвижные пластины заряжаются одноименными зарядами, а подвижные – зарядом противоположного знака. Под действием сил электрического поля, подвижные пластины притягивается к неподвижным, поворачивается на оси и входят в зазор между ними, перемещая стрелку вдоль шкалы. Шкала прибора квадратична (рис. 18).

Электронная – использует электронные лампы или транзисторы. На выходе такого прибора устанавливается магнитоэлектрический прибор или цифровой электроизмерительный прибор, показания которого считываются со специальных цифровых (ламповых или светодиодных) индикаторов.

Достоинства таких приборов – малое потребление мощности измеряемой схемы, широкая полоса частот.

Тепловая – основана на тепловом действии тока. Удлинение нити за счет нагревания через систему оттяжек вызывает отклонение стрелки (рис. 19).

Приборная погрешность

Приборной погрешностью будем называть случайную ошибку, обусловленную измерительными приборами и приспособлениями.

Основными характеристиками измерительных приборов являются предел измерения и цена деления, а также – главным образом для электроизмерительных приборов – класс точности.

Предел измерения – это максимальное значение величины, которое может быть измерено с помощью данной шкалы прибора. Если предел измерения не указан отдельно, то его определяют по оцифровке шкалы. Так, если рис. 20 изображает шкалу миллиамперметра, то его предел измерения равен 100 мА.

Цена деления – значение измеряемой величины, соответствующее самому малому делению шкалы. Если шкала начинается с нуля, то

где – общее количество делений (например, на рис. 20 ). Если эта шкала принадлежит к миллиамперметру с пределом измерения 100 мА, то цена деления равна .

Приборные погрешности вызываются несовершенством конструкции и неточностью изготовления измерительных приборов (например, небольшое различие в длинах плеч рычажных весов, несовпадение в стрелочном приборе центра шкалы с осью вращения стрелки, изменение хода ручного секундомера при изменении температуры и т.п.). Уменьшение приборной погрешности достигается применением более совершенных и точных приборов. Однако полностью устранить приборную погрешность невозможно.

В зависимости от вида измерительного устройства приборная погрешность определяется одним из нижеперечисленных способов.

1. Погрешность указана непосредственно на приборе. Так на микрометре есть надпись «0,01 мм». Если с помощью этого прибора измеряется, например, диаметр шарика , то погрешность его измерения .

2. На приборе не указаны ни приборная погрешность, ни класс точности, то в зависимости от характера работы прибора возможны два способа ее определения:

а) указатель значения измеряемой величины может занимать только определенные (дискретные) положения, соответствующие делениям шкалы (например, электронные часы, счетчики импульсов и т.п.). Такие приборы являются приборами дискретного действия, и их приборная погрешность равна цене деления шкалы: . Так, при измерении промежутка времени секундомером с ценой деления 0,2 с погрешность .

б) указатель значения измеряемой величины может занимать любое положение на шкале (линейки, стрелочные весы, термометры и т.п.). В этом случае приборная погрешность равна половине цены деления шкалы .

3. Если какая-либо величина не измеряется в данном опыте, а была измерена независимо и известно лишь ее значение, то она является заданным параметром. Погрешность заданного параметра принимается равной половине единицы последнего разряда числа, которым задано значение этого параметра. Например, если радиус капилляра задан с точностью до сотых долей миллиметра, то его погрешность .

4. Для приборов с цифровым отсчетом измеряемых величин метод вычисления погрешности приводится в паспортных данных прибора. Если эти данные отсутствуют, то в качестве приборной погрешности принимается значение, равное половине последнего цифрового разряда индикатора.

Класс точности прибора

Одной из важнейших характеристик электроизмерительных приборов является класс точности. Отношение максимально возможного значения абсолютной погрешности к максимальному значению измеряемой величины , выраженное в процентах, называется приведенной погрешностью прибора

По приведенной погрешности электроизмерительные приборы делятся на восемь классов точности:

0,05 и 0,1 – эталонные

0,2 и 0,5 – лабораторные

1,0; 1,5; 2,5 – технические

При отклонении стрелки на всю шкалу граница относительной погрешности прибора равна приведенной погрешности. При измерении меньших значений измеряемой величины относительная погрешность измерения превышает приведенную погрешность.

Пример 1. Вольтметр класса точности со шкалой до 200 В показал значение 50 В. Найти абсолютную и относительную погрешность измерения. Пользуясь формулой (8.2), находим

Относительная погрешность измерения

Многопредельные приборы

Прибор, электрическую схему которого можно изменять для того, чтобы перекрыть широкий диапазон измеряемой величины, называют многопредельным. Например, для амперметров изменение пределов измерения производится за счет включения различных шунтов, для вольтметров – за счет включения делителей напряжения.

Шунты используют для уменьшения силы тока, протекающего через амперметр, в определенное число раз. Такая задача возникает в том случае, если диапазон показаний амперметра меньше диапазона ожидаемого изменения измеряемого тока. Шунт представляет собой сопротивление, включаемое параллельно прибору, как показано на рис. 21.

Если сопротивление шунта

где – сопротивление амперметра, а – коэффициент шунтирования, то ток в – раз меньше тока .

Делители напряжения применяют для уменьшения напряжения, подаваемого на вольтметр в определенное число раз. В зависимости от рода напряжения они могут быть выполнены на элементах, имеющих чисто активное, емкостное или индуктивное сопротивления. Для увеличения верхнего предела вольтметра, имеющего внутреннее сопротивление , применяют добавочные сопротивления, включаемые последовательно с вольтметром.

Добавочное сопротивление определяют по формуле

где – измеряемое напряжение, – внутреннее сопротивление вольтметра.

Появление многопредельных приборов связано с тем обстоятельством, что часто требуется измерять электрические величины в широких пределах с достаточной степенью точности в каждом интервале. В этом случае многопредельный прибор заменяет несколько однотипных приборов с различными интервалами измерения.

Пример 2. При снятии анодных характеристик вакуумного триода величина анодного тока в зависимости от анодного напряжения (при постоянном потенциале сетки) может изменяться в пределах от 0 до 30 мА. Если измерения производить прибором, шкала которого рассчитана на 30 мА (т.е. ), то небольшие токи будут измерены таким прибором с большой погрешностью

Действительно, пусть класс точности прибора . Тогда абсолютная погрешность измерения определяется как

Она остается постоянной для любого измерения величины тока в диапазоне . Относительная погрешность, даваемая прибором, при измерении тока в 21 мА

а если измерять прибором ток в 1 мА на выбранном диапазоне , то абсолютная погрешность измерения будет того же порядка, но относительная погрешность

В приведенном случае следует переключить многопредельный прибор на диапазон, верхнее значение которого будет меньше предыдущего. Выбор диапазона определяется отклонением стрелки: стрелка должна отклоняться на максимальный угол, но не выходить за пределы шкалы. Таким образом, многопредельный прибор следует включать так, чтобы относительная погрешность измерения была как можно меньше.

Часто многопредельные приборы имеют одну шкалу. В таких случаях нахождение измеряемой величины связано с пересчетом. Пересчет состоит в определения переводного коэффициента, на который следует умножить отсчет по прибору для того, чтобы получить значение измеряемой величины в соответствующих единицах.

Переводной коэффициент равен

где – диапазон измерений, т.е. максимальное значение величины, которое можно измерить при данном включении прибора, –наибольшее целое число делений шкалы.

Пример 3. Миллиамперметр, имеющий 300 делений, подобраны шунты таким образом, что при различных включениях он позволяет измерять ток в трех диапазонах: 0-3 мА, 0-9 мА и 0-30 мА. Пусть прибор, включенный в диапазоне 0-3 мА, дает отсчет 210 делений. Переводной коэффициент равен

измеряемая величина составляет

Пусть при измерении тока в диапазоне 0-9 мА отсчет по прибору также равен 210 делениям, Тогда

Источник

Электроизмерительные приборы

Содержание

1. Назначение
2. Классификация
3. Принцип работы
4. Как выбрать
5. Сферы применения
6. Нормативно-техническая документация

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно самих приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

Назначение

Электроизмерительные приборы служат для контроля режима работы электрических установок, их испытания и учета расходуемой электрической энергии. К измерительным приборам относятся разнообразные аппараты, позволяющие получить максимально точные показатели в обозначенных диапазонах.

Классификация

В зависимости от измеряемой или воспроизводимой физической величины электроизмерительные приборы подразделяют на:

• амперметры (измерители тока)
• вольтметры (измерители напряжения)
• ваттметры (измерители мощности)
• мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы
• частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока
• омметры (измерители сопротивления)
• счетчики электрической энергии и др.

Различают две категории электроизмерительных приборов:

• рабочие — служат для для практических измерений.
• образцовые — для градуировки и поверки рабочих приборов.

Принцип работы

Несмотря на модификацию, во все электроизмерительные приборы вмонтированы преобразующие устройства. Первое выполняет задачу по конвертации измеряемых величин в сигнал, а второе — представляет их в доступной для восприятия форме. Последние устройства, как правило, имеют шкалу и стрелку или же цифровое табло (дисплей).

Как выбрать

При выборе электроизмерительных приборов нужно обязательно помнить о том, что для официальных исследований, контроля качества, гарантийного обслуживания, проверки устройств безопасности могут быть использованы только модели, который включены в Государственный реестр средств измерений.

Также имеет смысл выбирать “интеллектуальные” электроизмерительные приборы, преимуществом которых является то, что с их помощью можно не только собирать, но и анализировать измерения. Такие устройства обладают наибольшей производительностью и функциональностью.

Сферы применения

Электроизмерительные приборы нашли свое применения в различных областях — помимо научных исследований, их применяют как в промышленности и энергетике, так и на транспорте, в связи, а также в медицине. Также электроизмерительные приборы используются и повсеместно в быту для учета электроэнергии.

На сегодняшний день большей популярностью пользуются цифровые устройства, так как помимо повышенной точности и чувствительности к измеряемой величине, они обладают компактностью и широким диапазоном измерений. Аналоговые приборы используются в основном в качестве учебных.

Источник



Разбираемся с электроизмерительными приборами

Электроизмерительные приборы (ЭИП) – тип приспособлений, необходимых для измерения различного рода физических величин.

Разновидности электроизмерительных приборов

Классификация электроизмерительных приборов:

1. переменного;
2. постоянного;
3. комбинированные устройства.

По уровню точности:

• 0, 05;
• 0,1;
• 0,2;
• 0,5;
• 1,0.

Каждая цифровое обозначение указывает на процентный показатель допустимой погрешности.

По сущности работы:

1. электромагнитные;
2. индукционные;
3. магнитоэлектрические;
4. ферромагнитные.

При проведении измерительных испытаний необходимо правильно выбрать соответствующее измерительное устройство.

1. Амперметры – устройства для измерения величин тока. Единица измерения – Ампер (А).
2. Вольтметр – измеряет напряжение электрической сети. Единица измерения – Вольт (В).
3. Омметр – вспомогательное приспособление, измеряющее сопротивление в электроцепи. Измеряется в Оммах (Ом).
4. Ваттметр – элемент, измеряющий мощность сети. Измеряемая единица – Ватт (Вт).
5. Частотомер – измеритель частоты значений переменного импульса. Измеряется в Герцах (Гц).

Устройство, принцип действия

Работу электрических приспособлений рассмотрим на примере базовых устройств, таких как:

1. амперметры;
2. вольтметры;
3. омметры.

Амперметры

Такие устройства измеряют величину электрического тока. Поскольку показания напрямую зависят от поступаемого электросигнала, сопротивление амперметра должно быть меньше, чем резистивность нагрузки. Это необходимо для неизменной силы заряда при подключении нагрузки. По своим конструктивным особенностям такие электроизмерительные приборы подразделяются на:

1. амперметр переменного тока;
2. амперметр постоянного тока;
3. магнитоэлектрические;
4. электромагнитные.

Как амперметр работает? Идеальный амперметр, является прибором для измерения электрозаряда. Представляет собой проводящий контур, закрепленный на оси между полюсами постоянного магнита.

При отсутствии сигнала контура, благодаря давлению пружины, стрелка находится в нулевом положении. При включении устройства, на подвижный элемент поступает токовый импульс – происходит отклонение стрелки на угол, соответствующей величине тока. Таким образом индикаторная шкала показывает значение, измеренное устройством.

Различают модификации: с аналоговой шкалой, с цифровой шкалой. Кроме того, устройства отличаются ценой деления и пределами измерений.

Аналоговый вольтметр переменного тока и цифровые вольтметры.

1. постоянное;
2. переменное.

Идеальный вольтметр электроизмерительный, как правило, подключается в цепь параллельно. Сопротивление вольтметра пропорционально поданному на него сигнала. Для того чтобы на показания не влияли искажения электроимпульсов, его резистивность рекомендуется делать как можно больше.

Существуют также цифровые вольтметры, имеющие цифровые индикаторные показания. Принцип работы измерителя напряжения аналогичен токовому измерителю, отличие только в градуировках шкал, пределах измерений и модификациях.

Омметр

Устройство, позволяющее измерить как сопротивление амперметра, так и сопротивление вольтметра. Диапазон измерения:

1. единицы, десятки (Ом);
2. сотни, тысячи (Ом).

Подключается такой показывающий элемент в цепь последовательно. Измеряет косвенно величину сопротивления, учитывая значение входящего электрического тока и постоянную величину напряжения.

Приборная шкала каждого электроустрйоства имеет нанесенные условные знаки, обозначающие характеристики прибора, класс точности (например, амперметра), виды рабочих токов, номинальное напряжение и т.п.

Пример современного измерителя сопротивления – омметр Виток, имеющий комбинированное питание.

Как подключать

Электрические измерительные приборы подключаются:

Амперметр подключается в цепь последовательно, рядом с резистором, возле которого будет проведен замер величины тока.

Как пользоваться амперметром? Данная схема достаточно проста, для того чтобы разобрать, как правильно пользоваться амперметром.

На рисунке 5 указаны:

1. R – резистор;
2. А – элемент измерения тока;
3. I – направление электрического заряда.

Как пользоваться вольтметром? Электроприбор имеет параллельные соединения, в тех местах, где будет измеряться напряжение.

На рисунке 6 указаны:

1. R – элемент сопротивления;
2. V – измеритель напряжения.

Как пользоваться авометром? Эта разновидность (вольтметр амперметр) – комбинированное устройство. В случае измерения токового сигнала – подключается как измеритель электрозаряда. Если измеряется напряжение – как измеритель напряжения.

Более удобным в работе считается цифровой вольтметр амперметр. При использовании электрических приборов, необходимо соблюдать все правила пожарной безопасности и для правильно работы – учитывать все их конструктивные характеристики.

Видео о принципах работы электроизмерительных приборов

Источник

Тема: Электроизмерительные приборы и измерения электрических величин

ЛЕКЦИЯ № 1

Тема: ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1. Общие сведения об электроизмерительных приборах

Электроизмерительные приборы предназначены для измерения различных величин и параметров электрической цепи: напряжения, силы тока, мощности, частоты, сопротивления, индуктивности, емкости и других.

На схемах электроизмерительные приборы изображаются условными графическими обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.729-68. На рис.1.1 приведены общие обозначения показывающих и регистрирующих приборов.

Рис. 1.1 Условные графические обозначения электроизмерительных приборов.

Для указания назначения электроизмерительного прибора в его общее обозначение вписывают конкретизирующее условное обозначение, установленное в стандартах, или буквенное обозначение единиц измерения прибора согласно ГОСТ в соответствии с табл.1.1.

2. Электромеханические измерительные приборы

По принципу действия электромеханические приборы подразделяются на приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, ферродинамической, индукционной, электростатической систем. Условные обозначения систем приведены в табл. 1.2. Наибольшее распространение получили приборы первых трех типов: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические.

Род измеряемого тока

Высокая точность, равномерность шкалы

Неустойчив к перегрузкам

Простота устройства, к перегрузкам устойчив

Низкая точность, чувствителен к помехам

чувствителен к помехам

Высокая надежность, к перегрузкам устойчив

3. Области применения электромеханических приборов

Магнитоэлектрические приборы: щитовые и лабораторные амперметры и вольтметры; нулевые индикаторы при измерениях в мостовых и компенсационных цепях.

В промышленных установках переменного тока низкой частоты большинство амперметров и вольтметров — приборы электромагнитной системы. Лабораторные приборы класса 0,5 и точнее могут изготовляться для измерения постоянного и переменного токов и напряжения.

Электродинамические механизмы используются в лабораторных и образцовых, приборах для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и мощностей.

Индукционные приборы на базе индукционных механизмов используют главным образом в качестве одно — и трехфазных счетчиков энергии переменного тока. По точности счетчики подразделяются на классы 1,0; 2,0; 2,5. Счетчик СО (счетчик однофазный) используют для учета активной энергии (ватт-часов) в однофазных цепях. Для измерения активной энергии в трехфазных цепях применяют двухэлементные индуктивные счетчики, счетный механизм которых учитывает киловатт-часы. Для учета реактивной энергии служат специальные индуктивные счетчики, имеющие некоторые изменения в устройстве обмоток или в схеме включения.

Активные и реактивные счетчики устанавливают на всех предприятиях для расчета с энергоснабжающими организациями за используемую электроэнергию.

Принцип выбора измерительных приборов

1.Определяют расчетом цепи максимальные значения тока, напряжения и мощности в цепи. Часто значения измеряемых величин известны заранее, например, напряжение сети или аккумуляторной батареи.

2. В зависимости от рода измеряемой величины, постоянного или переменного тока, выбирают систему прибора. Для технических измерений постоянного и переменного тока выбирают соответственно магнитоэлектрическую и электромагнитную системы. При лабораторных и точных измерениях для определения постоянных токов и напряжений применяют магнитоэлектрическую систему, а для переменного тока и напряжения — электродинамическую систему.

3. Выбирают предел измерения прибора таким образом, чтобы
измеряемая величина находилась в последней, третьей части шкалы
прибора.

4. В зависимости от требуемой точности измерения выбирают класс
точности прибора.

4. Способы включения приборов в цепь

Амперметры включают в цепь последовательно с нагрузкой, вольтметры — параллельно, ваттметры и счетчики, как имеющие две обмотки (токовую и напряжения), включают последовательно – параллельно (Рис. 1.2.).

Рис. 1.2. Схемы включения электроизмерительных приборов в электрическую цепь.

Для расширения пределов измерения приборов применяют: в цепи постоянного тока для амперметров — шунты, при этом на шкале амперметра обязательно указывается тип применяемого шунта; для вольтметров — добавочные резисторы (Рис. 1.3. а); в цепи переменного тока для амперметров — трансформаторы тока (ТА), для вольтметров — трансформаторы напряжения (ТV) (рис. 1.3. б).

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Рис. 1.3. Способы расширения пределов измерения приборов.

Цена деления многопредельных амперметров, вольтметров, ваттметров определяется по формуле:

где ih, uh — пределы, на которые установлены переключатели тока и напряжения у многопредельных приборов, или номинальные пределы измерений у однопредельных приборов; N — число делений шкалы прибора. Измеряемая величина определяется по формулам:

I = nCI, A; U = nCu, B; P = n-Cw, Bт,

где n — число делений, показываемое стрелкой прибора при измерении.

5. Особенности измерения цифровыми электронными приборами

Цифровые электроизмерительные приборы бывают для измерения как одной величины, например напряжения постоянного тока, так и нескольких величин, например, тока, напряжения, сопротивления. Такие универсальные приборы обычно называют мультиметрами (например, мультиметр ВР-11А). Мультиметры обычно имеют два вида переключателей: переключатель рода измеряемой величины — напряжения постоянного или переменного, сопротивления, частоты и переключатель предела измерения. Кроме того, имеются клеммы или гнезда для подключения измерительных проводов. Мультиметры питаются от сети переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 220 В. При измерениях мультиметром ВР-11А отсчет показания следует проводить не ранее третьего числа, появляющегося на индикаторе.

При всех видах измерений необходимо перейти на больший предел, когда прибор индицирует выход за предел (буква «П» в старшем разряде) и изменить полярность входного сигнала при мигании знака «-» в старшем разряде.

Погрешность измерения мультиметра ВР-11 А.

Постоянное напряжение: ±(0,5% Ux +4 зн.).

Переменное напряжение: ±(0,5% Ux + 10 зн.),

где Ux — показание прибора;

зн. — единица младшего разряда.

Достоинства электронных приборов: высокое входное сопротивление, что позволяет проводить измерения без влияния на цепь; широкий диапазон измерений, высокая чувствительность, широкий частотный диапазон, высокая точность измерений.

6. Погрешности измерений и измерительных приборов

Качество средств и результатов измерений принято характеризовать указанием их погрешностей. Разновидностей погрешностей около 30. Определения им даны в литературе по измерениям. Следует иметь в виду, что погрешности средств измерений и погрешности результатов измерений — понятия не идентичные. Исторически часть наименований разновидности погрешностей закрепилась за погрешностями средств измерений, другая за погрешностями результатов измерений, а некоторые применяются по отношению и к тем, и к другим.

Способы представления погрешности следующие.

В зависимости от решаемых задач используются несколько способов представления погрешности, чаще всего используются абсолютная, относительная и приведенная.

Абсолютная погрешность – измеряется в тех же единицах что и измеряемая величина. Характеризует величину возможного отклонения истинного значения измеряемой величины от измеренного.

Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к значению величины. Если мы хотим определить погрешность на всем интервале измерений, мы должны найти максимальное значение отношения на интервале. Измеряется в безразмерных единицах.

Класс точности – относительная погрешность, выраженная в процентах. Обычно значения класса точности выбираются из ряда: 0,1; 0,5: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и т. д.

Понятия абсолютной и относительной погрешностей применяют и к измерениям, и к средствам измерения, а приведенная погрешность оценивает только точность средств измерения.

Абсолютная погрешность измерения — это разность между измеренным значением х и ее истинным значением хи :

Обычно истинное значение измеряемой величины неизвестно, и вместо него в (1.1) подставляют значение величины, измеряемой более точным прибором, т. е. имеющим меньшую погрешность, чем прибор, дающий значение х. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Формулой (1.1) пользуются при поверке измерительных приборов.

Относительная погрешность измерения равна отношению абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины и выражается в процентах:

По относительной погрешности измерения проводят оценку точности измерения.

Приведенная погрешность измерительного прибора определяется как отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению xn и выражается в процентах:

Нормирующее значение обычно принимают равным верхнему пределу рабочей части шкалы, у которой нулевая отметка находится на краю шкалы.

Приведенная погрешность определяет точность измерительного прибора, не зависит от измеряемой величины и имеет единственное значение для данного прибора. Из (1.3) следует, что для приборов абсолютная погрешность — величина, постоянная по всей шкале. Так как относительная погрешность измерения тем больше, чем меньше измеряемая величина х по отношению к пределу измерения прибора хN.

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Многие измерительные приборы различаются по классам точности. Класс точности прибора G — обобщенная характеристика, которая характеризует точность прибора, но не является непосредственной характеристикой точности измерения, выполняемого с помощью данного прибора.

Класс точности прибора численно равен наибольшей допустимой приведенной основной погрешности, вычисленной в процентах. Для амперметров и вольтметров установлены следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. Эти числа наносятся на шкалу прибора. Например, класс 1 характеризует гарантированные границы погрешности в процентах (± 1%, например, от конечного значения 100 В, т. е. ±1В) в нормальных условиях эксплуатации.

По международной классификации приборы с классом точности 0,5 и точнее считаются точными или образцовыми, а приборы с классом точности 1,0 и грубее — рабочими. Все приборы подлежат периодической поверке на соответствие метрологических характеристик, в том числе и класса точности, их паспортным значениям. При этом образцовый прибор должен быть точнее поверяемого через класс, а именно: поверка прибора с классом точности 4,0 проводится прибором с классом точности 1,5, а поверка прибора с классом точности 1,0 проводится прибором с классом точности 0,2.

Поскольку на шкале прибора приводится и класс точности прибора G, и предел измерения XN, то абсолютная погрешность прибора определяется из формулы (1.3):

Связь относительной погрешности измерения с классом точности прибора G выражается формулой:

откуда следует, что относительная погрешность измерения равна классу точности прибора только при измерении предельной величины на шкале, т. е. когда х = XN. С уменьшением измеряемой величины относительная погрешность возрастает. Во сколько раз XN > х, во столька раз > G. Поэтому рекомендуется выбирать пределы измерения показывающего прибора так, чтобы отсчитывать показания в пределах последней трети шкалы, ближе к ее концу.

7. Представление результата измерений при однократных измерениях

Результат измерения состоит из оценки измеряемой величины и погрешности измерения, характеризующей точность измерения. По ГОСТ 8.011-72 результат измерения представляют в форме:

где А — результат измерения;

— абсолютная погрешность прибора;

Р — вероятность, при статистической обработке данных.

При этом А и должны оканчиваться цифрами одинакового разряда, а погрешность не должна иметь более двух значащих цифр.

Если при обработке данных теория вероятности не применялась, то вероятность Р не указывают.

Измерения, проводимые при выполнении большинства работ, относятся к техническим, которые выполняют однократно. Погрешность прямых однократных измерений определяется погрешностью измерительного прибора .

Пример. Измеряют напряжение сети U щитовым вольтметром типа
Э-377, класса точности 1,5, с пределом шкалы 250 В. Показание
вольтметра U=215 В. Сначала определяют абсолютную погрешность
вольтметра:

Затем записывают результат измерения с оценкой погрешности:

U=(215±4)B.
Относительная погрешность измерения составляет:

В окончательном ответе должно быть сообщено: «Измерение проведено с относительной погрешностью = 1,7%. Измеренное напряжение U=(215±4) В».

8. Косвенные измерения и их погрешности

Косвенным измерением называется измерение, при котором искомая величина находится по известной зависимости между этой величиной и другими величинами, полученными в результате прямых измерений. Например, сопротивление R можно определить по формуле: R=U/I, где напряжение U и ток I измерены вольтметром и амперметром соответственно.

Выражения для абсолютной и относительной погрешностей некоторых функциональных зависимостей приведены в табл. 1.3.

Источник