1.2 Выбор средства измерения по заданной точности и номинальному значению измеряемой величины
Исходными данными являются, наибольшее значение физической вылечены или допуск, а так же допустимое значение погрешности измерений.
Согласно стандартом допустимая абсолютная погрешность измерения можно определить:
;
Где
;
Нижний и верхний пределы рабочей части шкалы:
Ориентировочное значение класса точности (требуемое).
По ГОСТ рекомендуемы следующие значения ряда чисел :
;
Где
Если
вычисленное значение
не совпадает с данным рядом то его
доводят до ближайшего соответствующего
значения в сторону более высокого
класса точности.
По
значению
и
выбираем конкретный измерительный
прибор, для которого в заданных условиях
рассчитывается суммарная погрешность.
Где
-
основная погрешность;
-
погрешность, вызванная влиянием внешних
факторов;
-
динамическая погрешность;
-
энергетическая погрешность (потеря
энергии на согласование).
Исходные данные:
Номинальное
значение напряжения
|
15 В |
Допускаемое
отклонение
|
1,1 В |
Диапазон температуры окружающей среды: |
(5÷20)°С |
Напряж.
внешнего магнитного поля
|
75 А/м |
Допустимое значение погрешности измерения |
0,25 |
Пределы аддитивной поправки |
15 |
СКО |
8,3 |
Приделы измерений.
Допустимая абсолютная погрешность вольтметра.
Ближайшее значение к этому значению 20В.
Тогда ориентировочное значение класса точности:
Значение не совпадает с данным рядом, то его доводят до ближайшего соответствующего значения в сторону более высокого класса точности.
Выбираем
Определим фактическую погрешность:
Где
-
определяем по классу точности
Изменение температуры на каждые 10 °С от нормальной вызывают изменение показаний на 0,6 % от верхнего предела измерений.
Так же на измерение показаний влияет внешнее магнитное поле 400А/м., не превышает 2,5% от верхнего предела измерений.
(В).
Поскольку фактическая погрешность привышает допустимую, необходимо выбрать прибой более высокого класса точности.
Примем значение по ГОСТ рекомендуемы следующие значения ряда чисел :
;
Где
Ближайший
класс точности
.
.
Данная
погрешность удовлетворяет условию
Фактическая погрешность не превышает допустимую, значит прибор заданной точности нам подходит. Для измерения напряжения с номинальным значением 15В является
вольтметр класса точности 0,6 с верхним приделом 20В.
1.3 Функциональная схема средства измерения, описание принципа его работы, анализ источников дополнительной погрешности
После сравнения различных типов приборов стало ясно, что прибор магнитоэлектрической системы является наиболее подходящим.
Магнитоэлектрический измерительный механизм (рисунок 2.3) [19] выполнен в виде постоянного магнита 1, снабженного полюсными наконечниками 2, между которыми укреплен стальной сердечник 3. В кольцеобразном воздушном зазоре, образованном полюсными наконечниками и сердечником, помещена подвижная катушка 5, намотанная на алюминиевый каркас. Катушка выполнена из очень тонкого провода и укреплена на оси, связанной со стрелкой спиральными пружинами 4 или растяжками. Через эти же пружины или растяжки осуществляется подвод тока к катушке.
Рисунок 2.3 Устройство магнитоэлектрического измерительного:
1 – постоянный магнит; 2 – полюсный наконечник; 3 – сердечник; 4 – спиральная пружинка; 5 – подвижная катушка
При прохождении тока I по катушке на каждый из ее проводников будет действовать электромагнитная сила. Суммарное действие всех электромагнитных сил создает вращающий момент М, стремящийся повернуть катушку и связанную с ней стрелку прибора на некоторый угол .
Магнитоэлектрические приборы являются одними из наиболее точных приборов и изготавливаются до 0,1 класса точности.
Из принципа действия магнитоэлектрического прибора следует, что направление отклонения его стрелки зависит от направления тока I, проходящего по катушке. Следовательно, при включении этих приборов в цепь постоянного тока должна быть соблюдена правильная полярность, при которой стрелка отклоняется в требуемую сторону. Для переменного тока магнитоэлектрические приборы непригодны, так как при питании катушки переменным током среднее значение создаваемого ею вращающего момента равно нулю и стрелка прибора будет стоять на нуле, испытывая чуть заметные колебания.
Достоинством приборов магнитоэлектрической системы являются равномерность шкалы, высокая точность и независимость показаний от посторонних магнитных полей. К недостаткам их относятся непригодность для измерения переменного тока, необходимость соблюдения полярности при включении и чувствительность к перегрузкам (при перегрузке тонкая проволока катушки и спиральные пружины, подводящие к ней ток, могут сгореть).