Вимірювання електричних величин

Короткі теоретичні відомості

Прилади діляться на аналогові і цифрові. Якщо інформацію знімають як показ стрілки, то це аналоговий прилад – чим більший сигнал (струм, напруга, опір, температура, швидкість, об’єм, час і т.д), тим більші покази. Якщо інформацію знімають у вигляді цифри, то це – цифровий прилад (сучасні годинники, електронні вольтметри...).

Кожен прилад побудований на тому чи іншому явищі, на тому, чи іншому принципі. Залежно від принципу прилад відносять до тої чи іншої системи, яких налічується досить багато – більше десятка систем. Є дві основні системи, які застосовуються на практиці – 1) магнітоелектрична, 2) Електромагнітна.

В магнітоелектричній системі вимірюваний струм пропускають через котушку з тоненького дроту. Котушка розміщена в магнітному полі постійного магніту. Електричний струм котушки взаємодіє з полем магніту, внаслідок чого котушка повертається, долаючи силу пружин підвіски. До котушки приклеєна стрілка, яка рухається вздовж проградуйованої шкали. Це найбільш поширена система, чутлива до малих значень струму.

В електромагнітній системі відносно великий струм протікає через нерухому котушку, створюючи магнітне поле. В цьому полі розмішений постійний магніт (осердя з феромагнетику) з приклеєною до нього стрілкою. Залежно від величини вимірюваного струму підпружинене осердя повертається на відповідний кут. Система менш чутлива, але надійніша, застосовується для вимірювання великих значень струму.

Позначення. Магнітоелектрична: Електромагнітна

Основними метрологічними характеристиками засобів вимірювань, у тому числі й електровимірювальних приладів, є такі характеристики, що дають змогу визначити їхню придатність для вимірювань у відомому діапазоні з відомою точністю. До основних метрологічних характеристик електровимірювальних приладів належать:

— нормоване значення — x_N;

— абсолютна похибка приладу або межа припустимої абсолютної похибки - ∆х;

— клас точності приладу — γ,

— ціна поділки приладу — С;

— чутливість приладу — S.

Нормоване значення береться таким, що дорівнює:

— кінцевому значенню шкали приладу, якщо нульова відмітка міститься на краю або поза шкалою;

— сумі кінцевих значень шкали приладів (без урахування знаків), якщо нульова відмітка міститься усередині шкали.

Абсолютною похибкою вимірювального приладу називається різниця між показаннями приладу й істинним значенням величини, що вимірюється. Проте істинне значення величини, що вимірюється, невідоме, тому на практиці замість нього використовують дійсне значення. Дійсним значенням фізичної величини називається значення, знайдене експериментально і близьке до істинного настільки, що може бути використане замість нього. Дійсне значення можна знайти експериментально за допомогою зразкового приладу або зразкової міри.

Для більшості приладів указують значення загальної похибки, воно встановлюється дослідним шляхом і називається межею припустимої похибки, яка визначає похибку вимірювань, виконаних за допомогою приладу.

Межа припустимої похибки — це найбільша за модулем похибка, при якій прилад може бути визнаний придатним і допущений до застосування.

Межа припустимої похибки приладу ∆х, виражена у відсотках щодо її нормувального значення x_N , називається класом точності:

(1.1)

Електровимірювальні прилади мають такі класи точності: 0,05; 0,1; 0,2 — зразкові прилади, що застосовуються в основному для перевірки робочих приладів; 0,5; 1,0 — лабораторні прилади; 1,5; 2,5; 4,0 — технічні прилади. Клас точності вказують на шкалі приладу.

Знаючи клас точності приладу і його нормоване значення, можна визначити абсолютну похибку вимірювань, виконаних за допомогою даного приладу,

, (1.2)

а також відносну похибку:

(1.3)

Для електровимірювальних приладів у більшості випадків x_N — це граничне значення шкали. Якщо кількість поділок шкали — N, то ціна поділок приладу

(1.4)

Величина, обернена ціні поділки, визначає чутливість приладу

(1.5)

У загальному випадку чутливість приладу — це величина, що дорівнює відношенню зміни показань приладу ∆N до зміни вимірюваної величини ∆х , що її викликала:

(1.5′)

Закон Ома для дільниці кола твердить, що струм I через дільницю пропорційний прикладеній напрузі і обернено пропорційний електричному опору R дільниці.

(1.6)

Електричний опір – це властивість матеріалу, здатність матеріалу впливати на величину струму при даній напрузі. Із формули (1.6) видно, що якщо виміряти напругу, прикладену до дільниці кола і струм через дільницю, то можна вирахувати електричний опір R

ЗАВДАННЯ ТА ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ