2 Выбор средств измерений (си)

2.1 Методические указания при подготовке к занятиям

При изучении темы особое внимание следует обратить на метрологические характеристики средств измерений, погрешности измерений, влияния измерительных приборов на точность измерений.

2.2 Краткие теоретические сведения

При выборе СИ учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие), эксплуатационных и экономических показателей, к которым относятся: массовость (повторяемость измеряемых размеров) и доступность их для контроля; стоимость и надежность СИ, метод измерения; время затрачиваемое на настройку и процесс измерения; масса га6аритные размеры ра6оная нагрузка; жесткость о6ъекта контроля, шероховатость его поверхности; режим ра6оты и т.д.

Для гарантирования заданной или расчетной относительной погрешности измерения δ_и относительная погрешность СИ δ_си должна быть на 25 30% ниже, чем δ_и (т. е. δ_си = 0,7 δ_и). Если известна приведенная погрешность γ_и измерения, то приведенная погрешность СИ

где Х и Х_и - результат измерения и нормированное значение шкалы СИ.

При выборе СИ по метрологическим характеристикам необходимо учитывать следующее:

- цена деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точности измерения. Например, если размер необходимо контролировать с точностью до 0,01 мм, то и СИ следует выбирать с ценой деления 0,01 мм, так как СИ с более грубой шкалой внесет дополнительные субъективные погрешности, а с более точной - выбирать не имеет смысла из-за удорожания СИ. При контроле технологических процессов должны использоваться СИ с ценой деления не более 1/6 допуска на изготовление;

- поскольку качество измерения определяется величиной относительной погрешности δ = ±(Δ/х)I00%, т. е. с уменьшением х величина δ увеличивается (качество измерения ухудшается). Следовательно, качество измерений на разных участках шкалы неодинаково.

Поэтому при измерениях рабочий участок шкалы СИ должен выбираться по правилу: относительная погрешность в пределах рабочего участка шкалы СИ не должна превышать приведенную погрешность более чем в 3 раза (δ < 3γ).

Из этого правила следует:

а) при односторонней равномерной шкале с нулевой отметкой в ее начале рабочий участок занимает последние две трети длинны шкалы;

б) при двусторонней шкале с нулевой отметкой посередине -последнюю треть каждого сектора;

в) при шкале без нуля рабочий участок может распространяться на всю длину шкалы.

2.3 Номинальные величины приборов

Номинальными напряжением U_ном, током I_ном и мощностью P_ном соответственно вольтметра, амперметра и ваттметра называются наибольшие напряжение, ток и мощность, которые могут быть измерены перечисленными приборами.

Номинальная мощность ваттметра в отличие от его номинальных напряжения и тока указывается не всегда. Для ваттметра номинальное напряжение представляет собой наибольшее напряжение, на которое может быть включена обмотка напряжения; номинальным током является наибольший ток, на который рассчитана последовательная обмотка.

Если номинальная мощность ваттметра не дана, то ее можно подсчитать по номинальному напряжению и току:

Р_ном = U_ном I_ном.

2.4 Постоянные приборов.

Постоянная (цена деления) прибора представляет собой значение измеряемой величины, вызывающее отклонение подвижной части прибора на одно деление шкалы. Постоянные вольтметра, амперметра и ваттметра могут быть определены следующим образом:

C_U = U_ном /N, вольт на одно деление;

C_I = I_ном /N, ампер на одно деление; (1.13)

C_P = U_ном I_ном /N, ватт на одно деление.

где N - число делений шкалы соответственно вольтметра, амперметра и ваттметра.

Пример. Ваттметр имеет номинальное напряжение U_ном = 150 В, номинальный ток

I_ном = 5 А,

N = 150 - число делений шкалы.

Определить номинальную мощность и постоянную ваттметра, а также его показание, если при измерении мощности подвижная часть отклонилась на N’ = 60 делений.

Решение.

Номинальная мощность ваттметра

Р_ном = U_ном I_ном = 150∙5= 750 Вт.

Постоянная ваттметра

C_P = P_ном /N = 750/150 = 5 Вт/дел.

Показание ваттметра при отклонении его подвижной части на N’ = 60 делений

P = C_P ∙ N= 5∙ 60 = 300 Вт.

2.5 Чувствительность приборов

Под чувствительностью приборов понимают число делений шкалы, приходящееся на единицу измеряемой величины. Чувствительность вольтметра, амперметра и ваттметра может быть определена следующим образом:

S_U = N/U_ном = 1/С_U дел/В (делений на вольт);

S_I = N/I_ном= 1/С_I дел/А (делений на ампер);

= 1/С_P = 1/5 = 0,2 дел/Вт (делений на ватт).