Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрические измерения, класс точности, погрешность приборов измерения.

Класс точности

Во время лабораторных измерений требуется знать точность измерительных средств, которые в свою очередь обладают определенными характеристиками и различаются по устройству. Каждое из средств измерения (СИ) имеют определенные неточности, которые делится на основные и дополнительные. Зачастую возникают ситуации, когда нет возможности или просто не требуется производить подробный расчет. Каждому средству измерения присвоен определенный класс точности, зная который, можно выяснить его диапазон отклонений.

Вовремя выяснить ошибки измерительного средства помогут нормированные величины погрешностей. Под этим определением стоит понимать предельные, для измерительного средства показатели. Они могут быть разными по величине и зависеть от разных условий, но пренебрегать ими не стоит ни в коем случае, ведь это может привести к серьезной ошибке в дальнейшем. Нормированные значения должны быть меньше чем покажет прибор. Границы допустимых величин ошибок и необходимые коэффициенты вносятся в паспорт каждого замеряющего размеры устройства. Узнать подробные значения нормирования для любого прибора можно воспользовавшись соответствующим ГОСТом.

Класс точности измерительного прибора

Обобщающая характеристика, которая определяется пределами погрешностей (как основных, так и дополнительных), а также другими влияющими на точные замеры свойствами и показатели которых стандартизированы, называется класс точности измерительного аппарата. Класс точности средств измерений дает информацию о возможной ошибке, но одновременно с этим не является показателем точности данного СИ.

Средство измерения – это такое устройство, которое имеет нормированные метрологические характеристики и позволяет делать замеры определенных величин. По своему назначению они бывают примерные и рабочие. Первые используются для контроля вторых или примерных, имеющих меньший ранг квалификации. Рабочие используются в различных отраслях. К ним относятся измерительные:

  • приборы;
  • преобразователи;
  • установки;
  • системы;
  • принадлежности;
  • меры.

На каждом средстве для измерений имеется шкала, на которой указываются классы точности этих средств измерений. Они указываются в виде чисел и обозначают процент погрешности. Для тех, кто не знает, как определить класс точности, следует знать, что они давно стандартизованы и есть определенный ряд значений. Например, на устройстве может быть одна из следующих цифр: 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001. Если это число находится в круге, то это погрешность чувствительности. Обычно ее указывают для масштабных преобразователей, таких как:

  • делители напряжения;
  • трансформаторы тока и напряжения;
  • шунты.

Обозначение класса точности

Обязательно указывается граница диапазона работы этого прибора, в пределах которой значение класса точности будет верно.

Те измерительные устройства, которые имеют рядом со шкалой цифры: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5, именуются как прецизионные. Сфера их применения – это точные и особо точные замеры в лабораторных условиях. Приборы с маркировкой 1,0; 1,5; 2,5 или 4,0 называются технические и исходя из названия применяются в технических устройствах, станках, установках.

Возможен вариант, что на шкале такого аппарата не будет маркировки. В такой ситуации погрешность приведенную принято считать более 4%.

Если значение класса точности устройства не подчеркнуто снизу прямой линией, то это говорит о том, что такой прибор нормируется приведенной погрешностью нуля.

Грузопоршневой манометр, класс точности 0,05

Если шкала отображает положительные и отрицательные величины и отметка нуля находится посередине такой шкалы, то не стоит думать, что погрешность во всем диапазоне будет неизменной. Она будет меняться в зависимости от величины, которую измеряет устройство.

Если замеряющий агрегат имеет шкалу, на которой деления отображены неравномерно, то класс точности для такого устройства указывают в долях от длины шкалы.

Возможны варианты измерительных аппаратов со значениями шкалы в виде дробей. Числитель такой дроби укажет величину в конце шкалы, а число в знаменателе при нуле.

Нормирование

Классы точности средств измерений сообщают нам информацию о точности таких средств, но одновременно с этим он не показывает точность измерения, выполненного с помощью этого измерительного устройства. Для того, чтобы выявить заблаговременно ошибку показаний прибора, которую он укажет при измерении люди нормируют погрешности. Для этого пользуются уже известными нормированными значениями.й

Нормирование осуществляется по:

  • абсолютной;
  • относительной;
  • приведенной.

Формулы расчета абсолютной погрешности по ГОСТ 8.401

Каждый прибор из конкретной группы приспособлений для замера размеров имеет определенное значение неточностей. Оно может незначительно отличаться от установленного нормированного показателя, но не превышать общие показатели. Каждый такой агрегат имеет паспорт, в который записываются минимальные и максимальные величины ошибок, а также коэффициенты, оказывающие влияние в определенных ситуациях.

Все способы нормирования СИ и обозначения их классов точности устанавливаются в соответствующих ГОСТах.

Виды маркирования

Классы точности абсолютно всех измерительных приборов подлежат маркировке на шкале этих самых приборов в виде числа. Используются арабские цифры, которые обозначают процент нормированной погрешности. Обозначение класса точности в круге, например число 1,0, говорит о том, что ошибочность показаний стрелки аппарата будет равна 1%.

Если в обозначении используется кроме цифры еще и галочка, то это значит, что длина шкалы применяется в роли нормирующего значения.

Латинские буквы для обозначения применяются если он определяется пределами абсолютной погрешности.

Существуют аппараты, на шкалах которых нет информации о классе точности. В таких случаях абсолютную следует приравнивать к одной второй наименьшего деления.

Пределы

Как уже говорилось раньше, измерительный прибор, благодаря нормированию уже содержит случайную и систематические ошибки. Но стоит помнить, что они зависят от метода измерения, условий и других факторов. Чтобы значение величины, подлежащей замеру, было на 99% точным, средство измерения должно иметь минимальную неточность. Относительная должна быть примерно на треть или четверть меньше погрешности измерений.

Базовый способ определения погрешности

При установке класса точности в первую очередь нормированию подлежат пределы допустимой основной погрешности, а пределы допускаемой дополнительной погрешности имеют кратное значение от основной. Их пределы выражают в форме абсолютной, относительной и приведенной.

Приведенная погрешность средства измерения – это относительная, выраженная отношением предельно-допустимой абсолютной погрешности к нормирующему показателю. Абсолютная может быть выражена в виде числа или двучлена.

Если класс точности СИ будет определяться через абсолютную, то его обозначают римскими цифрами или буквами латиницы. Чем ближе буква будет к началу алфавита, тем меньше допускаемая абсолютная погрешность такого аппарата.

Класс точности 2,5

Благодаря относительной погрешности можно назначить класс точности двумя способами. В первом случае на шкале будет изображена арабская цифра в кружке, во втором случае дробью, числитель и знаменатель которой сообщают диапазон неточностей.

Основная погрешность может быть только в идеальных лабораторных условиях. В жизни приходится умножать данные на ряд специальных коэффициентов.

Дополнительная случается в результате изменений величин, которые каким-либо образом влияют на измерения (например температура или влажность). Выход за установленные пределы можно выявить, если сложить все дополнительные погрешности.

Случайные ошибки имеют непредсказуемые значения в результате того, что факторы, оказывающие на них влияние постоянно меняются во времени. Для их учета пользуются теорией вероятности из высшей математики и ведут записи происходивших раньше случаев.

Пример расчета погрешности

Статистическая измерительного средства учитывается при измерении какой-либо константы или же редко подверженной изменениям величины.

Динамическая учитывается при замерах величин, которые часто меняют свои значения за небольшой отрезок времени.

Классы точности болтов

Болты и другие крепежные изделия изготавливают нескольких классов:

  • грубой (С);
  • нормальной (В);
  • повышенной (А).

Каждый из них имеет свои допуски измеряемой величины, отличные от остальных и применяется в различных сферах.

Крепеж С используют в отверстиях с диаметром немногим больше диаметра болта (до 3мм). Болты без труда устанавливаются, не отнимая много времени на работу. Из минусов стоит отметить то, что при физическом воздействии на такой крепеж, болтовое соединение может сместиться на несколько миллиметров.

Крепеж В подразумевает использование болтов, диаметр которых меньше отверстия в пределах 1-1,5 мм. Это позволяет конструкции меньше подвергаться смещениям и деформациям, но повышаются требования к изготовлению отверстий в креплениях.

Гайки шестигранные класса точности В

Крепеж А создается по проекту. Диаметр болта такого типа, меньше диаметра отверстия максимум на 0,3 мм и имеет допуск только со знаком минус. Это делает крепеж неподвижным, не позволяет происходить смещению узлов. Изготовление болтов А-класса стоит дороже и не всегда используется в производстве.

Класс точности присутствует в описании всех измерительных приборов и является одной из самых важных характеристик. Чем выше его значение, тем более дорогостоящий будет прибор, но в то же время он сможет предоставить более точную информацию. Выбор стоить делать исходя из сложившейся ситуации и целей в которых будет использоваться такое средство. Важно понимать, что в некоторых ситуациях экономически выгодно будет приобрести дорогостоящее сверхточное оборудование, чтобы в дальнейшем сберечь деньги.

V. Точность измерительных приборов.

Точность измерительного прибора – это его свойство, характеризующее степень приближения показаний данного измерительного прибора к действительным значениям измеряемой величины и определяется той наименьшей величиной, которую с помощью этого прибора можно определить надёжно.

Точность прибора зависит от цены наименьшего деления его шкалы и указывается или на самом приборе, или в заводской инструкции (паспорте). Заметим, что точность измерений обратно пропорциональна относительной погрешности измерений Е: = .

Погрешность электроизмерительных приборов определяется классом точности (или приведенной погрешностью Епр), который указывается на лицевой стороне прибора соответствующей цифрой в кружке. Классом точности прибора К называют выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к предельному (номинальному) значению хпр измеряемой величины, т. е. к наибольшему её значению, которое может быть измерено по шкале прибора (предел измерения):

.

Зная класс точности и предел измерения прибора, можно рассчитать его абсолютную погрешность:

.

Эта погрешность одинакова для любого измерения сделанного с помощью данного прибора. Классов точности семь: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Приборы первых трех классов точности (0,1; 0,2; 0,5) называются прецизионными и используются при точных научных измерениях, приборы остальных классов точности называются техническими. Приборы без указания класса точности считаются внеклассными.

Пример. Сила тока измеряется в цепи амперметром, класс точности которого К=0,5, а шкала имеет предел измерения Iпр=10 А. Находим абсолютную погрешность амперметра:

Отсюда следует, что амперметр позволяет измерять силу тока с точностью не более 0,05 А, и поэтому нецелесообразно делать отсчёт по шкале прибора с большей точностью.

Допустим, что с помощью данного амперметра были измерены три значения силы тока: I1=2 А; I2=5 А; I3=8 А. Находим для каждого случая относительную погрешность: ; .

Из этого примера следует, что в третьем случае относительная погрешность самая маленькая, то есть чем больше величина отсчёта по прибору, тем меньше относительная погрешность измерения. Вот почему для оптимального использования приборов рекомендуется их подбирать так, чтобы значение измеряемой величины находилось в конце шкалы прибора. В этом случае относительная погрешность приближается к классу точности прибора. Если точность прибора неизвестна, то абсолютная погрешность принимается равной половине цены наименьшего деления (линейка, термометр, секундомер). Для штангенциркуля и микрометра – точность их нониусов (0,1 мм, 0,01 мм).

Примечания: 1) При отсчетах следует следить за тем, чтобы луч зрения был перпендикулярен шкале. Для устранения так называемой ошибки параллакса на многих приборах устанавливается зеркало («зеркальные приборы»). Глаз экспериментатора расположен правильно, если стрелка прибора закрывает свое изображение в зеркале.

2) При косвенных измерениях (например, определение объема цилиндра по его диаметру и высоте) следует определять все измеряемые вершины с приблизительно одинаковой относительной точностью.

3) При обработке результатов измерений следует помнить, что точность вычислений должна быть согласована с точностью самих измерений. Вычисления, произведенные с большим, чем это необходимо, числом десятичных знаков, приводят к большому объему ненужной работы. Например, если хотя бы одна из величин в каком-либо выражении определена с точностью до двух значащих цифр, то нет смысла вычислять результат с точностью, большей двух значащих цифр. В тоже время в промежуточных расчетах рекомендуется сохранять одну лишнюю цифру, которая в дальнейшем – при записи окончательного результата – будет отброшена. В теории погрешностей из существующих правил округления имеется следующее исключение: при округлении погрешностей последняя сохраняемая цифра увеличивается на единицу, если старшая отбрасываемая цифра 3 или больше 3.

4) Примеры окончательной записи результатов измерений:

12.3 Погрешности измерения и классы точности

Точность измерения характеризуется его возможными погрешностями. Эти погрешности при каждом конкретном измерении не должны превышать некоторого определенного значения. В зависимости от способа числового выражения различают погрешности абсолютные и относительные, а применительно к показывающим приборам — еще и приведенные.

Абсолютная погрешность ∆А — это разность между измеренным Лиз и действительным А значениями измеряемой величины:

Например, амперметр показывает Аиз = 9 А, а действительное значение тока А = 8,9 А, следовательно, А =0,1 А.

Чтобы определить действительное значение величины, нужно к измеренному значению прибавить поправку — абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком.

Читать еще:  Ударные головки для пневматических инструментов — характеристика, область применения

Точность измерения оценивается обычно не абсолютной, а относительной погрешностью — выраженным в процентах отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой . величины:

а так как разница между А и Aиз обычно относительно мала, то практически в большинстве случаев можно считать, что у = = (∆A/Aиз)·100 %

Для приведенного примера измерения тока относительная погрешность у= (0,1/9)·100 % = 1,11 %.

Однако оценивать по относительной погрешности точность самых распространенных показывающих приборов со стрелочным указателем неудобно. Дело в том, что абсолютная погрешность ∆А у них имеет обычно один и тот же порядок вдоль всей шкалы. При постоянной абсолютной погрешности ∆А с уменьшением измеряемой величины Аиз быстро растет относительная погрешность (рис. 12.1). Поэтому рекомендуется выбирать пределы измерения показывающего прибора так, чтобы отсчитывать показания в пределах второй половины шкалы, ближе к ее концу.

Для оценки точности самих показывающих измерительных приборов служит их приведенная погрешность. Так называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности показания ∆А к А ном — номинальному значению, соответствующему наибольшему показанию прибора:

Если в рассмотренном примере предел измерения амперметра A ном = 10 А, то приведенная погрешность упр = (0,1/10)-100 % = 1 %

Погрешности прибора обусловливаются недостатками самого прибора и внешними влияниями. Приведенная погрешность, зависящая лишь от самого прибора, называется основной погрешностью. Нормальные рабочие условия — это температура окружающей среды 20 °С (или та, которая обозначена на шкале прибора), нормальное рабочее положение прибора (указанное условным знаком на его шкале), отсутствие вблизи прибора ферромагнитных масс и внешних магнитных полей (кроме земного) и прочие нормальные условия (номинальные: напряжение, частота тока, синусоидальная форма кривой тока и т. д.).

Допускаемая основная погрешность электроизмерительного прибора определяет его класс точности. Обозначением класса точности служит допускаемая основная погрешность приборов, принадлежащих к этому классу: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Принадлежность прибора к определенному классу указывает, что основная погрешность прибора на всех делениях шкалы не превышает значения, определяемого классом точности этого прибора (например, у прибора класса 1 допускаемая основная погрешность 1 %). Отклонение внешних условий от нормальных вызывает дополнительные погрешности.

В зависимости от чувствительности к внешним магнитным или электрическим полям электроизмерительные приборы делятся на две категории: I — приборы менее чувствительные и II — приборы

Для правильного применения электроизмерительного прибора важны его технические особенности. Эти особенности указываются на шкале прибора условными обозначениями, приведенными в табл. 12.1. 12.4. ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ

Включение измерительного прибора в исследуемую электрическую цепь неизбежно в некоторой степени изменяет ее режим работы. Это изменение вызывается по существу тем, что работающий прибор потребляет некоторую энергию. Поэтому при исследовании объектов малой мощности могут существенно исказиться результаты. Желательно, чтобы собственное потребление энергии измерительным прибором было возможно меньше.

Простейшим примером влияния собственного потребления энергии измерительными приборами на результаты, измерения может служить измерение сопротивления резистора (при постоянном токе) при помощи вольтметра и амперметра с вычислением по закону Ома. Для такого измерения возможны две схемы включения приборов (рис. 12.2), причем в обоих случаях для точного измерения сопротивления резистора необходимо учесть влияние собственного потребления энергии приборами.

Таблица 12.1. Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Прибор трехфазного тока для неравномерной нагрузки фаз

Прибор трехфазного тока с двухэлементным измерительным механизмом

Защита от внешних магнитных полей, например 2 мТл

Защита от внешних электрических полей, например 10 кВ/м

Класс точности при нормировании погрешности в процентах от диапазона измерения, например 1,5

То же при нормировании погрешности в процентах от длины шкалы, например 1,5

Горизонтальное положение шкалы

Вертикальное положение шкалы

Наклонное положение шкалы под определенным углом к горизонту, например 60°

Направление ориентировки прибора в земном магнитном поле

Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением, например 2 кВ

Прибор испытанию прочности изоляции не подлежит

Осторожно! Прочность изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу не соответствует нормам (знак выполняется красного цвета)

В схеме рис. 12.2, а амперметр измеряет ток / в резисторе с сопротивлением г, а вольтметр измеряет напряжение U’ = U + rАI, где rА — сопротивление амперметра, т. е. напряжение, равное сумме напряжения U на резисторе и напряжения между выводами амперметра. Следовательно, на основании закона Ома определяется сумма сопротивлений резистора и амперметра:

Действительное значение сопротивления резистора

Очевидно, что ошибка измерения будет тем меньше, чем меньше сопротивление амперметра.

При измерении по схеме рис. 12.2, б вольтметр присоединен непосредственно к выводам резистора и показывает напряжение U на резисторе, а амперметр измеряет сумму токов в резисторе и в цепи вольтметра: I’ = I + Iv Таким образом, в этом случае на основании показаний приборов определяется проводимость

где rv — сопротивление вольтметра.

Чтобы определить проводимость объекта измерения — резистора, нужно из найденной проводимости вычесть проводимость вольтметра:

Чем больше сопротивление вольтметра rv, тем меньше поправка к результатам измерения.

При измерении мощности ваттметром также неизбежно влияние

его собственного потребления энергии на результаты измерения. Две основные схемы такого измерения (рис. 12.3) соответствуют двум вышеприведенным схемам измерения сопротивления: в первом случае погрешность вызвана сопротивлением цепи тока ваттметраrА, во втором случае — собственным потреблением энергии цепи напряжения ваттметра.

В схеме рис. 12.3, а ваттметр измеряет кроме мощности Р в сопротивлении нагрузки еще и мощность потерь в сопротивлении собственной цепи тока, т. е.

Риз = Р + rАI 2

Если мощность измеряется по схеме рис. 12.3, б, то ваттметр измеряет кроме мощности в сопротивлении нагрузки еще и мощность потерь в своей цепи напряжения, т. е.

Pиз = P + gvU 2

При переменном токе учет поправок осложняется тем, что сопротивления цепей переменного тока — величины комплексные.

Чем меньше мощности контролируемых цепей, тем существеннее влияние собственного потребления энергии измерительными приборами на результаты измерений. В частности, эти влияния обычно значительны в цепях управления автоматики и в цепях электронных устройств.

ПОГРЕШНОСТИ И КЛАССЫ ТОЧНОСТИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

ПОГРЕШНОСТИ И КЛАССЫ ТОЧНОСТИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Измеренная прибором величина всегда отличается от истинного значения на некоторое число, называемое погрешностью прибора. Погрешности измерительных приборов определяют поверкой, т. е. сравнением показаний по­веряемого прибора с показаниями более точного, образцового прибора при измерении ими од­ной и той же величины. Значение измеряемой величины, определенное по образцовому прибо­ру, принято считать действительным. Однако действительное значение отличается от истинно­го на погрешность, присущую данному образцовому прибору. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерения.

Абсолютной погрешностью измерительного прибора называют разность между его показанием и действительным значением измеряемой величины.

Относительной погрешностью называют отношение абсолютной погрешности к действительному зна­чению измеряемой величины, выраженное в относительных единицах или в процентах.

Приведенная погрешность – это отношение наибольшей абсолютной погрешности к верхнему пределу измерений прибора.

По значению приведенной погрешности измерительные приборы делят на группы по классу точности. Класс точности обобщенная характеристика измерительного прибора, определяющая пре­делы допустимых погрешностей. Для электроизмерительных приборов класс точности указывается в вида числа, равного максимальной допустимой приведенной погреш­ности (в %). Согласно ГОСТ 1845-59, электроизмерительные приборы делят на 8 классов по точности: 0,05; 0,1; 0,2 – образцовые приборы; 0,5; 1,0 – лабораторные; 1,5; 2,5; 4,0 – технические приборы. Об­разцовые приборы считаются более высокого класса точности по отношению к лабораторным и техническим приборам, а лабораторные – по отношению к техническим.

Определим по классу точности прибора его погрешности. Если прибор (например, вольтметр с верхним пределом измерений 150 В) имеет класс точности 1,0, то основная приведенная погрешность не превышает 1 %. Максимальная абсолютную по­грешность, которую может иметь прибор в любой точке шкалы не будет превышать Относительная же погрешность при этом зависит от измеряемого напряжения.

Если этим вольтметром можно измерять напряжение 10 В, то относительная погрешность может составить . Если же измерять напряжение 100 В, то относительная погрешность может составить

Из этого примера видно, что для повышения точности измерения прибор надо выбирать так, чтобы, во-первых, он имел более высокий класс точности, и чтобы, во-вторых, предел измерения был бли­зок к значению измеряемой величины. Это означает, что для получения возможно меньших относительных ошибок, надо добиваться достаточно большого отклонения стрелки (желательно, чтобы использовалась последняя треть шкалы).

С другой стороны, для того чтобы добиться большой точности при измерении прибором более низкого класса, необходимо выбрать прибор с наименьшим возможным диапазоном измерений.

Следует правильно формулировать предложение, в котором дана количественная оценка по­грешности. Например: «Измерение тока с абсолютной погрешностью до 1 мА», «Измерение то­ка с относительной погрешностью до 1 %. (Выражение «Измерение тока с точностью до 1 мА» неправильно).

Погрешности электроизмерительных приборов

Измеряя какую-либо физическую величину с помощью прибора, мы неизбежно допускаем погрешность. Одна из причин погрешности измерения — недостатки самого прибора (трение, разбаланс и т.д.). Поэтому все электроизмерительные приборы снабжены указаниями о вносимых ими погрешностях измерения.

Абсолютная погрешность DX есть разность между измеренным Х и неизвестным действительным значением Хист измеряемой величины.

Относительная погрешность Е — отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах:

E = . (4)

Так как величина Х неизвестна, то практически относительная погрешность определяется по формуле

E = . (5)

У стрелочных электроизмерительных приборов абсолютная погрешность обычно постоянна вдоль шкалы, следовательно, относительная погрешность наибольшая в начале шкалы и наименьшая в конце. Поэтому рекомендуется так выбирать пределы измерения прибора, чтобы отсчитывать показания во второй половине шкалы, ближе к ее концу.

Поскольку относительная погрешность электроизмерительного прибора — переменная величина, она не может применяться в качестве характеристики точности прибора. Для характеристики точности стрелочных приборов вводят приведенную погрешность.

Приведенная погрешность Епр — отношение абсолютной погрешности измерения к пределу измерения Хmах, выраженное в процентах:

E = . (6)

Например, если абсолютная погрешность амперметра DX = 0,1 А, а предел измерения этого амперметра Хmах = 10 А, то Епр = 100% = 1%.

По величине приведенной погрешности все электроизмерительные приборы относят к определённому классу точности. Существует восемь классов точности электроизмерительных приборов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Показатель класса точности определяет приведенную погрешность прибора в процентах. Так, амперметр класса точности 1,5 с пределом измерения 5 А имеет в любом месте шкалы абсолютную погрешность

DX = 0,015 5 = 0,075 А.

Класс точности прибора указывается на шкале. Некоторые другие условные обозначения на шкалах приборов:

Класс точности средств измерений

Класс точности СИ обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на их точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.

Классы точности конкретного типа СИ устанавливают в НД. При этом для каждого класса точности устанавливают конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающим уровень точности СИ данного класса. эталон единицы величины — техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины.

  • Средствам измерений с двумя или более диапазонами измерений одной и той же физической величены допускается присваивать два или более класса точности. Средствам измерений, предназначенным для измерений двух или более физических величин, допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины. С целью ограничения номенклатуры средтсв измерений по точности для СИ конкретного вида устанавливают ограниченное число классов точности, определяемое технико-экономическими обоснованиями.
  • Классы точности цифровых измерительных приборов со встроенными вычислительными устройствами для дополнительной обработки результатов измерений устанавливают без учета режима обработки .
  • Способы нормирования и формы выражения метрологических характеристик

    Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей следует выражать в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения средств измерений конкретного вида. Пределы допускаемой дополнительной погрешности допускается выражать в форме, отличной от формы выражения пределов допускаемой основной погрешности.

    Пределы допускаемой основной погрешности устанавливают в последовательности, приведенной ниже:

    Устанавливаются пределы допускаемой абсолютной погрешности по формуле:

    Δ = ± а или Δ = ± (а + b·x)

    где Δ — пределы допускаемой абсолютной основной погрешности (в единицах измеряемой величины или условно в делениях шкалы)

  • х — значение измеряемой величины,
    а, b — положительные числа, не зависящие от х.
  • Устанавливаются пределы допускаемой приведенной основной погрешности по формуле:

    γ = Δ / Хn = ± p

    где γ — пределы допускаемой приведенной основной погрешности в %,

    Δ — пределы допускаемой абсолютной погрешности,

    p — положительное число, выбираемое из ряда 1·10 n , 1,5·10 n , (1,6·10 n )*, 2·10 n , 2,5·10 n , (3·10 n )*, 4·10 n , 5·10 n , 6·10 n (n = 1, 0, -1, -2 и т.д.)

    * не устанавливается для вновь разрабатываемых средств измерений,
    для средств измерений конкретного типа допускается устанавливать не более пяти различных пределов допускаемой основной погрешности при одном и том же значении степени n .

    Читать еще:  Смазка Li-Force OIL-1095, для редукторных моторов

    Устанавливается нормируещее занчение Хn

    • Для средств измерений с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой, а также для измерительных преобразователей, если нулевое значение измеряемого параметра находся на краю или вне диапазона измерений нормирующее значение устанавливается равным большему из пределов измерений. Для средств измерений, нулевое значение измеряемого параметра которых находится внутри диапазона измерений, нормирующее значение устанавливается раным большему из модулей пределов измерений.
    • Для электроизмерительных приборов с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой и нулевой отметкой внутри диапазона измерений нормирующее значение допускается устанавливать равным сумме модулей пределов измерений.
    • Для средств измерений физической величины, для которых принята шкала с условным нулем, нормирующее значение устанавливают равным модулю разности пределов измереинй.
    • Для средств измерений с установленным номинальным значением нормирующее значение устанавливают равным этому номинальному значению.
    • Для измерительных приборов с существенно неравномерной шкалой нормирующее значение устанавливают равным всей длине шкалы или её части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае пределы абсолюной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины.

    Устанавливаются пределы допускаемой относительной основной погрешности по формуле:

    δ = Δ / х = ± [c + d·(|хк / х| — 1)] =

    • где с = b + d; d = a / |хк|
      δ — пределы допускаемой относительной основной погрешности в %,
      Δ — пределы допускаемой абсолютной основной погрешности (в единицах измеряемой величины или условно в делениях шкалы)
      х — значение измеряемой величины,
      хк — наибольший (по модулю) из пределов измерений,
      а, b — положительные числа, не зависящие от х.
      q, c, d — положительное число, выбираемое из ряда 1·10 n , 1,5·10 n , (1,6·10 n )*, 2·10 n , 2,5·10 n , (3·10 n )*, 4·10 n , 5·10 n , 6·10 n (n = 1, 0, -1, -2 и т.д.)
      * не устанавливается для вновь разрабатываемых средств измерений,
      для средств измерений конкретного типа допускается устанавливать не более пяти различных пределов допускаемой основной погрешности при одном и том же значении степени n.
      В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной оснвоной погрешности устанавливают по более сложной формуле или в виде графика либо таблицы.
      В стандартах или технических условиях на средтсва измерений должно быть установлено минимальное значение х, начиная от которого применим принятый способ выражения пределов допускаемой относительной погрешности.
      Соотношение между числами с и d устанавливаются в стандартах на средства измерений конкретного вида .

    Пределы допускаемых дополнительных погрешностей устанавливают одним из следующих способов:

      • в виде постоянного значения для всей рабочей области влияю-щей величины или в виде постоянных значений по интервалам рабочей области влияющей величины;
      • путем указания отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;
      • путем указания зависимости предела допускаемой дополнительной погрешности от влияющей величины (предельной функции влияния);
      • путем указания функциональной зависимости пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влияния.
    • Для различных условий эксплуатации средств измерений в рамках одного и того же класса точности допускается устанавливать различные рабочие области влияющих величин.
    • Предел допускаемой вариации выходного сигнала следует устанавливать в виде дольного (кратного) значения предела допускаемой основной погрешности или в делениях шкалы.
    • Пределы допускаемой нестабильности, как правило, устанавливают в виде доли предела допускаемой основной погрешности.
    • Пределы допускаемых погрешностей должны быть выражены не более чем двумя значащими цифрами, причем погрешность округления при вычислении пределов должна быть не более 5% .

    Обозначение классов точности средств измерений в документации :

    • Для средств измерений пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме абсолютных погрешностей или относительных погрешностей, причем последние установлены в виде графика, таблицы или формулы, классы точности в документации обозначаются прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами.
    • В необходимых случаях к обозначению класса точности буквами латинского алфавита добавляют индексы в виде арабской цифры. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, соответствуют буквы, находящиеся ближе к началу алфавита, или цифры, означающие меньшие числа.
    • Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме приведенной погрешности или относительной погрешности в соответствии с формулой δ = Δ / х = ± q, классы точности в документации следует обозначаются числами, которые равны этим пределам погрешности, выраженными в процентах. Обозначение класса точности таким образом, дает непосредственное указание на предел допускаемой основной погрешности.
    • Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительных погрешностей в соответствии с формулой δ = ± [c + d·(|хк / х| — 1)], классы точности в документации обозначаются числами с и d, разделенных косой чертой.
    • В документации на средства измерений допускается обозначать классы точности так же, как на средтсвах измерений.
    • В эксплуатационной документации на средство измерений конкретного вида, содержащей обозначение класса точности, содержится ссылка на стандарт или технические условия, в которых установлен класс точности этого средства измерений .

    Обозначение классов точности на средствах измерений :

    • Условные обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений.
    • При указании классов точности на измерительных приборах с существенно неравномерной шкалой, для информации, дополнительно указываются пределы допускаемой основной относительной погрешности для части шкалы, лежащей в пределах, отмеченных специальными знаками (например точками или треугольниками). К значению предела допускаемой относительной погрешности в этом случае добавляют знак процента и помещают в кружок. Обращаем ваше внимание на то, что этот знак не является обозначением класса точности.
    • Обозначение класса точности допускается не наносить на высокоточные меры, а также на средства измерений, для которых действующими стандартами установлены особые внешние признаки, зависящие от класса точности, например параллелепипедная и шестигранная форма гирь общего назначения.
    • За исключением технически обоснованных случаев, вместе с условным обозначением класса точности на циферблат, щиток или корпус средств измерений наносится обозначение стандарта или технических условий, устанавливающих технические требования к этим средствам измерений.
    • На средства измерений, для одного и того же класса точности которых в зависимости от условий эксплуатации установлены различные рабочие области влияющих величин, наносятся обозначения условий их эксплуатации, предусмотренные в стандартах или технических условиях на эти средства измерений .

    Расшифровка обозначений классов точности на средствах измерений :

    Обозначение класса точностиФорма выражения погрешностиПределы допускаемой основной погрешностиПримечание
    на средстве измеренийв документации
    0,5Класс точности 0,5Приведеннаяγ = ±0,5%нормирующее значение выражено в единицах измеряемой величины
    Класс точности 0,5γ = ±0,5%нормирующее значение принято равным длине шкалы или её части
    Класс точности 0,5Относительнаяδ = ±0,5%δ = Δ / х
    0,02/0,01Класс точности 0,02/0,01δ = ±[0,02 + 0,01·(|хк / х| — 1)] %δ = ±[c + d·(|хк / х| — 1)]

    Класс точности хотя и характеризует совокупность метрологических свойств данного средства измерений, однако не определяет однозначно точность измерений, так как последняя зависит от метода измерений и условий их выполнения .

    Погрешность измерений

    Неотъемлемой частью любого измерения является погрешность измерений. С развитием приборостроения и методик измерений человечество стремиться снизить влияние данного явления на конечный результат измерений. Предлагаю более детально разобраться в вопросе, что же это такое погрешность измерений.

    Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность измерений представляет собой сумму погрешностей, каждая из которых имеет свою причину.

    По форме числового выражения погрешности измерений подразделяются на абсолютные и относительные

    Абсолютная погрешность – это погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины. Она определяется выражением.

    (1.2), где X — результат измерения; Х — истинное значение этой величины.

    Поскольку истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, на практике пользуются лишь приближенной оценкой абсолютной погрешности измерения, определяемой выражением

    (1.3), где Хд — действительное значение этой измеряемой величины, которое с погрешностью ее определения принимают за истинное значение.

    Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины:

    (1.4)

    По закономерности появления погрешности измерения подразделяются на систематические, прогрессирующие, и случайные .

    Систематическая погрешность – это погрешность измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся при повторных измерениях одной и той же величины.

    Прогрессирующая погрешность – это непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени.

    Систематические и прогрессирующие погрешности средств измерений вызываются:

    • первые — погрешностью градуировки шкалы или ее небольшим сдвигом;
    • вторые — старением элементов средства измерения.

    Систематическая погрешность остается постоянной или закономерно изменяющейся при многократных измерениях одной и той же величины. Особенность систематической погрешности состоит в том, что она может быть полностью устранена введением поправок. Особенностью прогрессирующих погрешностей является то, что они могут быть скорректированы только в данный момент времени. Они требуют непрерывной коррекции.

    Случайная погрешность – это погрешность измерения изменяется случайным образом. При повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности можно обнаружить только при многократных измерениях. В отличии от систематических погрешностей случайные нельзя устранить из результатов измерений.

    По происхождению различают инструментальные и методические погрешности средств измерений.

    Инструментальные погрешности — это погрешности, вызываемые особенностями свойств средств измерений. Они возникают вследствие недостаточно высокого качества элементов средств измерений. К данным погрешностям можно отнести изготовление и сборку элементов средств измерений; погрешности из-за трения в механизме прибора, недостаточной жесткости его элементов и деталей и др. Подчеркнем, что инструментальная погрешность индивидуальна для каждого средства измерений.

    Методическая погрешность — это погрешность средства измерения, возникающая из-за несовершенства метода измерения, неточности соотношения, используемого для оценки измеряемой величины.

    Погрешности средств измерений.

    Абсолютная погрешность меры – это разность между номинальным ее значением и истинным (действительным) значением воспроизводимой ею величины:

    (1.5), где Xн – номинальное значение меры; Хд – действительное значение меры

    Абсолютная погрешность измерительного прибора – это разность между показанием прибора и истинным (действительным) значением измеряемой величины:

    (1.6), где Xп – показания прибора; Хд – действительное значение измеряемой величины.

    Относительная погрешность меры или измерительного прибора – это отношение абсолютной погрешности меры или измерительного прибора к истинному

    (действительному) значению воспроизводимой или измеряемой величины. Относительная погрешность меры или измерительного прибора может быть выражена в ( % ).

    (1.7)

    Приведенная погрешность измерительного прибора – отношение погрешности измерительного прибора к нормирующему значению. Нормирующие значение XN – это условно принятое значение, равное или верхнему пределу измерений, или диапазону измерений, или длине шкалы. Приведенная погрешность обычно выражается в ( % ).

    (1.8)

    Предел допускаемой погрешности средств измерений – наибольшая без учета знака погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано и допущено к применению. Данное определение применяют к основной и дополнительной погрешности, а также к вариации показаний. Поскольку свойства средств измерений зависят от внешних условий, их погрешности также зависят от этих условий, поэтому погрешности средств измерений принято делить на основные и дополнительные .

    Основная – это погрешность средства измерений, используемого в нормальных условиях, которые обычно определены в нормативно-технических документах на данное средство измерений.

    Дополнительная – это изменение погрешности средства измерений вследствии отклонения влияющих величин от нормальных значений.

    Погрешности средств измерений подразделяются также на статические и динамические .

    Статическая – это погрешность средства измерений, используемого для измерения постоянной величины. Если измеряемая величина является функцией времени, то вследствие инерционности средств измерений возникает составляющая общей погрешности, называется динамической погрешностью средств измерений.

    Также существуют систематические и случайные погрешности средств измерений они аналогичны с такими же погрешностями измерений.

    Факторы влияющие на погрешность измерений.

    Погрешности возникают по разным причинам: это могут быть ошибки экспериментатора или ошибки из-за применения прибора не по назначению и т.д. Существует ряд понятий которые определяют факторы влияющие на погрешность измерений

    Вариация показаний прибора – это наибольшая разность показаний полученных при прямом и обратном ходе при одном и том же действительном значении измеряемой величины и неизменных внешних условиях.

    Класс точности прибора – это обобщенная характеристика средств измерений (прибора), определяемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющих на точность, значение которой устанавливаются на отдельные виды средств измерений.

    Классы точности прибора устанавливают при выпуске, градуируя его по образцовому прибору в нормальных условиях.

    Прецизионность — показывает, как точно или отчетливо можно произвести отсчет. Она определяется, тем насколько близки друг к другу результаты двух идентичных измерений.

    Разрешение прибора — это наименьшее изменение измеряемого значения, на которое прибор будет реагировать.

    Диапазон прибора — определяется минимальным и максимальным значением входного сигнала, для которого он предназначен.

    Полоса пропускания прибора — это разность между минимальной и максимальной частотой, для которых он предназначен.

    Чувствительность прибора — определяется, как отношение выходного сигнала или показания прибора к входному сигналу или измеряемой величине.

    Шумы — любой сигнал не несущий полезной информации.

    Что нужно знать о классе точности измерительного прибора?

    Измерительные приборы: вольтметры, амперметры, токовые клещи, осциллографы и другие — это устройства, предназначенные для определения искомых величин в заданном диапазоне, каждый из них имеет свою точность, причем устройства, измеряющие одну и ту же величину, в зависимости от модели, могут отличаться по точности и классу.

    Читать еще:  Как совместить обычное сверло с перфоратором

    В каких-то ситуациях достаточно просто определить значение, например, вольтаж батарейки, а в других необходимо выполнить многократное повторение измерений высокоточными приборами для получения максимально достоверного результата, так в чем отличие таких измерительных устройств, что означает класс точности, сколько их бывает, как его определить и многое другое читайте далее в нашей статье.

    Что такое класс точности

    Определение: «Класс точности измерения — это общая характеристика точности средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими факторами, влияющими на нее».

    Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.

    Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.

    Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.

    Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

    ∆=±a или ∆=(a+bx)

    x – число делений, нормирующее значение величины

    a, b – положительные числа, не зависящие от х

    Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже

    Какие классы точности бывают, как обозначаются

    Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже

    Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.

    Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.

    • 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
    • 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
    • 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков

    Каким ГОСТом регламентируется точность приборов?

    ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений» общие требования. Нормативным документом устанавливаются общие положения классификации точностей измерительных приборов.

    Как определить класс точности электроизмерительного прибора, формулы расчета

    Чтобы определить класс точности, необходимо взглянуть на его корпус или инструкцию пользователя, в ней вы можете увидеть цифру, обведенную в круг, например, ① это означает, что ваш прибор измеряет величину с относительной погрешностью ±1%.

    Но что делать если известна относительная погрешность и необходимо рассчитать класс точности, например, амперметра, вольтметра и т.д. Рассмотрим на примере амперметра: известна ∆x=базовая (абсолютная) погрешность 0,025 (см. в инструкции), количество делений х=12

    Находим относительную погрешность:

    Y= 100×0,025/12=0,208 или 2,08%

    (вывод: класс точности – 2,5).

    Следует отметить, что погрешность неравномерна на всем диапазоне шкалы, измеряя малую величину вы можете получить наибольшую неточность и с увеличением искомой величины она уменьшается, для примера рассмотрим следующий вариант:

    Вольтметр с классом p=±2, верхний предел показаний прибора Xn=80В, число делений x=12

    Предел абсолютной допустимой погрешности:

    Относительная погрешность одного деления:


    Если вам необходимо выполнить более подробный расчет, смотрите ГОСТ 8.401-80 п.3.2.6.

    Поверка приборов, для чего она нужна

    Все измерительные приборы измеряют с некой погрешностью, класс точности говорит лишь о том, в каком диапазоне она находится. Бывают случаи, когда диапазон погрешности незаметно увеличивается, и мы начинаем замечать, что измеритель «по-простому» начинает врать. В таких случаях помогает поверка.

    Это процесс измерения эталонной величины в идеальных условиях прибором, обычно проводится метрологической службой или в метрологическом отделе предприятия производителя.

    Существует первичная и периодическая, первичную проверку проводят после выпуска изделия и выдают сертификат, периодическую проводят не реже чем раз в год, для ответственных приборов чаще.

    Поэтому если вы сомневаетесь в правильности работы устройства, вам следует провести его поверку в ближайшей метрологической службе, потому что измеритель может врать как в меньшую, так и в большую сторону.

    Как легко проверить потребление электроэнергии в квартире, можете узнать в нашей статье.

    Видео на тему относительная погрешность прибора

    Заключение

    Класс точности является важным показателем для каждого прибора, при выборе всегда обращайте внимание на него. Если вам нужен, например, электрический счетчик, важно чтобы он измерял потребление энергии с максимальной точностью, благодаря этому за весь период эксплуатации, вы сможете сэкономить приличную сумму средств.

    Но, а если вам необходимо просто периодически проверять напряжение в розетке, для этого не стоит переплачивать за дорогостоящую покупку.

    Рекомендуем к просмотру:

    • Провод пв 3: технические характеристики, что…
    • Вопрос: в доме нагревается провод от розетки, что делать?
    • Электромагнитное реле, что это такое, какой принцип…
    • Что такое асинхронный двигатель
    • Что важно знать о беспроводной зарядке простыми…
    • Вопрос: Автоматические выключатели на входе в…

    Характеристики электроизмерительных приборов

    Название прибора указано на его шкале в виде стандартного условного обозначения единицы величины, для измерения которой предназначен прибор:

    A – амперметр; B – вольтметр;

    mA – миллиамперметр; mB – милливольтметр;

    µ A – микроамперметр; µB – микровольтметр .

    Название многопредельных электроизмерительных приборов, предназначенных для измерения одной величины в одних и тех же единицах, обозначаются на шкалах в виде целого слова, например «Амперметр», «Вольтметр» и т.д. Название многопредельных измерительных приборов, предназначенных для измерения разных величин, указывается возле клемм или переключателя пределов.

    Род тока. Приборы бывают постоянного тока ( – ), переменного тока (

    ), постоянного и переменного тока ( ) .

    Типы отклоняющих систем стрелочных измерительных приборов.

    Магнитоэлектрическая отклоняющая система;

    Электромагнитная отклоняющая система;

    Количество и числовое значение пределов измерения

    У всякого прибора имеется нижний и верхний пределы измерения (Nн. – Nв.). Нижним пределом почти всегда является нуль (Nн. = 0). Верхних пределов бывает один или несколько, поэтому различают однопредельные и многопредельные приборы. Многопредельные приборы имеют три и более клеммы или переключатель пределов. Числовое значение верхнего предела (Nв.) указывается возле клемм или возле переключателя пределов.

    Класс точности. Это характеристика прибора, определяемая погрешностью прибора. Существует восемь классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4. Класс точности указывается на шкале, например 0,5 или 1,5 . Зная класс точности, можно определить абсолютную и относительную погрешности, допускаемые прибором.

    Абсолютная погрешность вычисляется по формуле:

    ΔN = ± , (1)

    где ΔN – абсолютная погрешность прибора, К% — класс точности прибора, Nв. – верхний предел измерения. Так как у многопредельного прибора несколько верхних пределов, ясно, что абсолютная погрешность вычисляется для каждого предела отдельно.

    Относительная погрешностьопределяется по формуле:

    ε = ∙100%, (2)

    где ΔN – абсолютная погрешность, N – значение измеряемой величины. Из формулы (2) следует, что при N→Nв., т.е. стрелка прибора находится вблизи верхнего предела шкалы, относительная погрешность будет наименьшей.

    Цена деления шкалы прибора. Под ценой деления понимают скольким единицам измеряемой величины соответствует наименьшее деление шкалы. Делением называется интервал между соседними штрихами.

    ГОУВПО «СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ РОСЗДРАВА»

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ»

    Кафедра медицинской и биологической физики

    Тема: Аналоговые измерительные приборы

    Лабораторная работа 2а

    Электроизмерительные приборы

    Цели и задачи

    Студент должен изучить основные характеристики приборов: название приборов, род тока, положение приборов при измерениях, класс точности прибора; научиться определять цену деления однопредельного и многопредельного приборов; должен научиться определять электрический сигнал (напряжение) многопредельным вольтметром и ламповым вольтметром.

    Освоить:

    1. Измерение величины электрического сигнала при помощи однопредельного прибора;

    2. Измерение величины электрического сигнала при помощи многопредельного прибора;

    3. Измерение напряжения ламповым вольтметром.

    Приборы и принадлежности. Набор измерительных головок для измерения токов и напряжений; макет, состоящий из генератора синусоидальных колебаний, лампового многопредельного вольтметра и соединительных проводов.

    Краткое теоретическое введение

    Внешний вид измерительных головок различных систем рис.1.

    Рис.1. Некоторые виды измерительных головок

    Рис. 2. Внешний вид шкалы многопредельного (а) и однопредельного (б) приборов

    Практическая часть

    Задание 1. Определение цены деления и производство отсчётов по однопредельным электроизмерительным приборам.

    Однопредельные электроизмерительные приборы имеют только два электрических зажима и их обозначение указано на его шкале в виде стандартного условного обозначения единицы величины, для измерения которой предназначен прибор. Цифры на шкале прибора – единицы измеряемой величины.

    1.1. Определить название прибора, измеряемую величину, единицу измерения.

    1.2. Определить цену деления прибора для этого:

    a. Определить разность любых двух соседних чисел, обозначенных на шкале ( N2 – N1)

    b. Сосчитать n – число маленьких делений, расположенных между этими числами.

    c. Вычислить цену деления, а по формуле:

    a = (1)

    1.3. Измерить величину электрического сигнала N по указанию преподавателя. Для этого:

    a. К ближайшему именованному штриху на шкале прибора, расположенному слева от стрелки прибора, прибавить число маленьких делений расположенных правее этого именованного штриха до стрелки прибора, умноженное на цену деления.

    b. Определить абсолютную ∆N и относительную ε погрешности по формулам.

    1.4. Начертить таблицу 1, занести в неё полученные данные.

    Все расчёты записать ниже таблицы 1 по форме: формула в буквах, она же в цифрах, окончательный результат с указанием единиц измерений.

    Задание 2. Определение цены деления и производство отсчётов по многопредельным электроизмерительным приборам.

    Многопредельные электроизмерительные приборы имеют либо несколько электрических зажимов, либо два электрических зажима и переключатель пределов измерений. В первом случае общий зажим для всех пределов обозначен «*», а возле каждого другого зажима указывается верхний предел измерения. Во втором случае — верхний предел измерения выбирается с помощью переключателя пределов.

    Название многопредельных приборов, как правило, указывается под шкалой прописью. Цифры на шкале многопредельного прибора выражают не число единиц измеряемой величины, а показания прибора в делениях.

    2.1. Определить название прибора, измеряемую величину, количество пределов измерения, единицы измерения.

    2.2. Подобрать рабочий предел (Nн. – Nв.) так, чтобы при измерении стрелка прибора находилась на одной трети шкалы от начала отсчёта и далее. При этом относительная ошибка измерения будет минимальной.

    2.3. Определить цену деления прибора, апри выбранном рабочем пределе, руководствуясь следующим правилом. Для определения цены делений многопредельного прибора нужно предел измерения Nв. разделить на число, стоящее у конца шкалы Nшк.., так как оно выражает общее число делений на шкале прибора. Понятно, что цены делений при различных пределах измерения будут разными, причём с увеличением предела в несколько раз во столько же раз увеличится и цена делений.

    2.4. Определить показание прибора. Для этого число делений, указываемое стрелкой прибора, нужно умножить на цену деления прибора на данном рабочем пределе.

    2.5. Определить абсолютную и относительную погрешности прибора.

    2.6. Начертить таблицу 2, занести в неё полученные данные.

    Все расчёты записать ниже таблицы 2 по форме: формула в буквах, она же в цифрах, окончательный результат с указанием единиц измерений.

    Задание 3. Измерение напряжения многошкальным электроизмерительным прибором (ламповым вольтметром).

    3.1. Ознакомиться с ламповым вольтметром.

    3.2. Измерить напряжение, выдаваемое звуковым генератором на определённой частоте по указанию преподавателя. Для этого проделать следующее:

    a. Выбрать рабочий предел, добившись с помощью переключателя пределов того, чтобы стрелка прибора находилась в рабочей области шкалы (не менее 1/3 части шкалы). При этом, если стрелка вольтметра находится в левой части шкалы – выбранный предел – велик и его необходимо уменьшить; если прибор зашкаливает – выбранный предел мал и его необходимо увеличить.

    b. Определить рабочую шкалу при данном положении переключателя пределов, исходя из соображений удобства измерения величины напряжения. Если переключатель пределов находится в положениях 1, 10, 100 В или мВ, то рабочую шкалу выбираем ту, в конце которой стоит число 10. Если переключатель пределов находится в положении 3, 30, 300 В или мВ, измерения проводим по той шкале, в конце которой стоит число 30.

    c. Определить по рабочей шкале показание вольтметра, считая его однопредельным прибором (это будет показание прибора в делениях).

    d. Рассчитать коэффициент пересчёта по формуле:

    Кпересчёта= , (2)

    где Nв. – верхнее значение рабочего предела,

    Nшк. – число, стоящее в конце рабочей шкалы.

    e. Определить измеряемую величину, умножив показание прибора в делениях на Кпересчета.

    f. Определить абсолютную и относительную погрешности прибора.

    g. Записать в отчёт окончательный результат измерения с указанием абсолютной и относительной ошибки полученного результата.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector
    ×
    ×