1.4. 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).

Рис. 1.3. Способы расширения пределов измерения приборов

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

где I_H, U_H  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  nC_I, A; U  nC_u, B; P  n  C_w, Bт,

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

Рекомендация:

Для самоконтроля полученных знаний выполните тренировочные задания из набора объектов к текущему параграфу

1.5. 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% U_x 4 зн.).

Переменное напряжение: (0,5% U_x  10 зн.),

где U_x  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.

Рекомендация:

Для самоконтроля полученных знаний выполните тренировочные задания из набора объектов к текущему параграфу

1.6. 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 х_и:

  x  x_и (1.1)

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:

^(1.2)

По относительной погрешности измерения проводят оценку точности измерения.

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

^(1.3)

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 х_N.

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 X_N, то абсолютная погрешность прибора определяется из формулы (1.3):

^(1.4)

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

^(1.5)

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

Рекомендация:

Для самоконтроля полученных знаний выполните тренировочные задания из набора объектов к текущему параграфу