Точність вимірювальних приладів

На всіх електровимірювальних приладах вказано їх клас точності (цифра на шкалі, як правило, в колі). Клас точності показує максимальну відносну похибку вимірювань при повному відхиленні стрілки приладу, виражену у відсотках. Наприклад, амперметр класу точності 1,5 з верхньою межею вимірювання 1 А дає при повному відхиленні стрілки абсолютну похибку

Ця абсолютна похибка однакова при рівномірній шкалі, а для нерівномірної збільшується в напрямку до початку шкали. Відносна похибка завжди зростає при зміщенні до початку шкали. Тому прилад необхідно вибирати так, щоб вимірювання відбувалось у другій половині шкали.

Вимірювання сили струму, напруги, ЕРС, опору в електричному колі

За призначенням електровимірювальні прилади поділяють а:

а) Прилади для вимірювання сили струму: амперметри (А), міліамперметри (мА), мікроамперметри (мкА) і гальванометри (G), шкали яких проградуйовані у відповідних одиницях. На пристроях для комутації (клеми, гнізда, перемикачі границь вимірювання) вказані верхні межі вимірювання при відповідній комутації. Межі вимірювання розширюють за допомогою шунтів - спеціальних резисторів, які вмикаються паралельно до приладу.

б) Прилади для вимірювання напруги - вольтметри, мілівольтметри, кіловольтметри, а також гальванометри. На шкалі позначають одиниці вимірювання чи назву приладу. Межі вимірювання розширюють за допомогою резисторів, які підключають послідовно; верхні межі вимірюваної величини вказані на пристроях для комутації.

На всіх приладах, перерахованих в пунктах а) та б), вказані і значення величини їх опору, а на гальванометрах також ціна поділки і чутливість.

в) Прилади для вимірювання потужності - ватметри - виконують множення сили струму на напругу. Ці прилади, як правило, електродинамічної системи.

Комбіновані прилади, призначені для одночасного вимірю­вання сили струму, напруги й опору, є приладами магніто-електричної системи, мають декілька шкал і додаткових опорів, систему комутації, джерела струму та випрямляч.

Крім перерахованих приладів, які вимірюють основні електричні величини, існує ще ряд приладів спеціального призначення - частотоміри, фазоміри, вимірювачі ємності, індуктивності, добротності контурів тощо.

Вимірювання опорів

Опір будь-якого провідника найбільш просто можна визначити за допомогою амперметра і вольтметра: R = U/I. При цьому вважають, що струм, який йде через вольтметр, малий по­рівняно зі струмом у провіднику. Точність такої методики визначається точністю амперметра і вольтметра і, як правило, не дуже велика (7 ~ 10%).

Д ля більш точних вимірювань опорів використовують метод порівнянь невідомого опору з відомим. Це здійснюють за допомогою місткової схеми, зображеної на рис. 4.4: r₁, r₂,r₃ - відомі опори, r_х - невідомий, G - чутливий гальванометр. Опори плечей моста змінюють і підбирають таким чином, щоб струм гальванометра дорівнював нулю. В цьому випадку:

r₁/r₂=r₃/r_x→r_x=(r₂•r₃)/r₁

Отже, знаючи опори r₁, r₂,r₃, можна знайти невідомий опір r_х. Доведемо рівність r₁/r₂=r₃/r_x→r_x=(r₂•r₃)/r₁. Струм через гальванометр не йтиме, якщо потенціали точок в і г будуть рівними: φ_в = φ_г, а це буде у випадку, коли спад напруги на опорі r₁ буде дорівнювати спаду напруги на опорі r₂: U_ав= U_аг, де U_ae = І_вr₁; U_аг = І_гr₃; І_в і І_г~ сили струму у відповідних ділянках розгалуженого кола. Тобто струм через гальванометр дорівнює нулю, якщо виконується рівність:

І_вr₁= І_гr_{3, →} Ів/Іг= r_3/r₁.

З іншого боку, сили струму у ділянках обернено пропорційні до опору цих ділянок:

(4.3)

Підставивши (4.3) у (4.2), отримаємо (4.1).

Місткова схема використовується в багатьох приладах, наприклад, в болометрі - приймачі теплового випромінювання. У цьому випадку одним із чотирьох плечей електричного моста є чутливий до змін температури елемент, найчастіше напівпровідниковий резистор (термістор). При попаданні потоку випромінювання на теплочутливий елемент баланс моста порушується і через гальванометр йде струм, величина якого залежить від інтенсивності падаючого потоку.

У реографі місткова схема використовується для спостереження змін опору провідника (яким є ділянка біологічної тканини), обумовлених змінами його об'єму, котрі відбуваються протягом кардіоциклу.