Измерение сопротивлений на постоянном токе. Изучение метода сравнения на примере моста постоянного тока, страница 2

Принцип работы аналоговых омметров иллюстрируется упрощенными схемами, изображенными на рис.34, где: ИН – источник напряжения U₀, A -измерительный механизм, чувствительный к току (обычно механизм микро- или миллиамперметра), R_{Х –} измеряемое сопротивление, R_Д – дополнительный резистор, предназначенный для предварительной установки начального тока при замкнутом ключе К. Переключение пределов измерения осуществляют путем изменения коэффициента деления тока с помощью сопротивлений R₁÷R₅, как показано на схеме.

Принцип действия омметра основан на измерении с помощью ИМ тока, протекающего в электрической цепи и функционально связанного с R_Х:

где:  R_{0 –} эквивалентное сопротивление цепи омметра, "видимое" от точек присоединения измеряемого сопротивления.

Угол отклонения стрелки микроамперметра А пропорционален протекающему через него току:

где: К – коэффициент пропорциональности.

Следовательно, показание прибора является функцией R_Х, а его шкала может быть проградуирована в Ом. Данное соотношение показывает, что шкала омметра нелинейна и имеет "обратную" характеристику, то есть значению R_Х = 0 соответствует максимальный угол отклонения стрелки прибора, а значению R_Х, равному бесконечности – минимальный. Из-за этой особенности аналоговых омметров основная погрешность нормируется в единицах длины шкалы в мм, приводится к длине всей шкалы (также в мм) и выражается в %.

Определение характеристики погрешности измерения сопротивления аналоговым омметром:

Пусть класс точности аналогового омметра обозначен через γ. Тогда для расчета абсолютной погрешности необходимо оценить длину шкалы L в мм, длину интервала погрешности ΔL = γ (L / 100) мм, и прочесть на шкале омметра значение R_max, отстоящее слева от текущего показания R_Х прибора на расстоянии ΔLмм. Характеристикой погрешности результата измерений является разность (R_max – R_Х). Характеристика относительной инструментальной погрешности измерения равна:

Относительная погрешность измерения возрастает как при увеличении, так и при уменьшении R_Х и минимальна в середине шкалы.

Измерение сопротивления методом амперметра и вольтметра. Классический метод амперметра и вольтметра

Измерение сопротивления методом амперметра и вольтметра есть косвенное измерение, поскольку результат измерения вычисляется в соответствии с законом Ома по результатам прямых измерений силы тока и напряжения. Возможны два варианта включения амперметра и вольтметра, показанные на рис.35:

Рис.35, Схемы электрических цепей для реализации метода амперметра и вольтметра.

В схемах использованы обозначения: А – амперметр, В – вольтметр, R_Х -измеряемое сопротивление.

Результаты измерений, вычисленные даже по показаниям идеальных абсолютно точных приборов, содержат погрешности, порожденные методом измерений и вызванные тем, что амперметр и вольтметр потребляют энергию от объекта, то есть R, не равно нулю, a R_B отличается от бесконечности. Такие погрешности названы методическими в отличие от инструментальных погрешностей, которые порождены собственными погрешностями применяемых средств измерений.

К методической погрешности добавляется инструментальная погрешность, которая вносится двумя приборами: амперметром и вольтметром. В соответствии с действующими стандартами в технической документации на средство измерений нормы на погрешность устанавливаются в виде пределов допускаемых значений, то есть границ интервалов. Контролирующие органы признают средство измерений пригодным к применению, если его фактические погрешности не выходят за установленные границы по модулю. По этой причине в качестве характеристики инструментальной погрешности результатов измерений применяется также интервал с границами, внутри которых заключено фактическое значение погрешности. Для обеспечения необходимых гарантий эти границы должны оцениваться для наихудшего из всех возможных вариантов комбинации систематических погрешностей этих приборов. Для рассматриваемого случая предельное значение относительной инструментальной погрешности измерения сопротивления R_Х равно сумме предельных значений относительных инструментальных погрешностей результатов прямых измерений U_В и I_А.