Електричні вимірювання. Визначення і класифікація засобів і методів електричних вимірювань. Похибки приладів та вимірювань. Аналогові електромеханічні вимірювальні прилади, страница 2

що має N поділок, визначають з урахуванням вибраної k-ї гра­ниці вимірювання П_{N, к} (напри­клад струму I_{NA, k} напруги U_NV,к та ін.).

У разі наявності незалежних вимірювальних кіл ціну поділки визначають з урахуванням вибраних границь кожної із них.

Рис. 10.1

Наприклад, у ваттметрі при встановленні к-ї границі напруги U_NW,к та m-ї границі струму I_NW,m ціна поділки шкали з потужності

При відхиленні покажчика приладу (наприклад, стрілки) на n_п поділок, вимірювальну величину знаходять за вже відомою ціною поділки С_Пк, тобто

Якщо необхідно використати прилади в колах з напругою и і струмом І, що перевищують відповідні границі U_N і I_N то для поширення струмових границь можна застосувати шунт або трансформатор струму (ТА), границь напруги - додатковий резис­тор або трансформатор напруги (ТУ) (рис. 10.2).

Рис. 10.2

Шунти і додаткові резистори можна використовувати як у колах постійного, так і змінного струму, причому в другому випадку вони, як і внутрішні кола приладів, повинні бути безреактивними, тобто мати тільки активні опори. Вимірювальні трансформатори зручні в колах синусоїдного струму.

Якщо амперметр має границю вимірювання І_ш, то для отримання нової границі вимірювання І_NAS необхідний шунт (рис. 10.2, а) з опором

де  - коефіцієнт шунтування.

Якщо вольтметр має границю вимірювання U_NV, то нову границю вимірювання U_NVД забезпечує додатковий резистор (рис. 10.2, б) з опором R_д = (m_V - 1)R_V, де m_V = U_NVД/U_тNV.

При використанні вимірювальних трансформаторів розши­рені границі відповідно складають I_NAT=k₁I_NA (рис. 10.2, в); U_NVT=k_UU_NV (рис. 10.2, г), де k_I, k_U - коефіцієнти трансформації ТА і ТV.

3. Похибки приладів та вимірювань

Вимірювання практично завжди супроводжують похибки, які спричинюються як неточністю приладів та інших технічних засо­бів вимірювань, так і недоліками самого процесу вимірювання. У результаті виміряна величина Х_в відрізняється від реально існую­чої Х_д - це абсолютна похибка

або подана у відсотках відносна похибка

Похибка приладу, яка з'являється в нормальних умовах екс­плуатації, обумовлених у його паспорті, називається основною; при порушенні цих умов можлива додаткова похибка.

Точність приладу визначається основною зведеною похибкою

де Х_м - нормувальне значення шкали приладу, за яке звичайно беруть верхню границю вимірювання приладу, хоча можливо й інше.

За найбільшим у межах робочої частини шкали значенням γ_зв визначають клас точності приладу К_п. Для серійних приладів дозволено класи точності, встановлені стандартами, наприклад, для амперметрів і вольтметрів прийнято класи точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. При цьому повинна виконуватися умова: максимальна зведена похибка γ_звmах £ К_п.

При класифікації приладів для обчислення у_зв величину Х_А визначають за допомогою зразкових приладів суттєво більш висо­кого класу точності або за еталонними мірами.

Прирівнюючи зведену похибку у_зв (10.6) класу точності при­ладу К_и, отримуємо формулу

яка дозволяє оцінити у відсотках точність вимірювання. Звідси очевидно, що для підвищення точності вимірювання необхідно, щоб границя вимірювання приладу X_N була якомога ближчою до вимірюваного значення Х_в.

Похибка, що виникає через недосконалість вимірювань, нази­вається методичною, або похибкою методу. Причиною такої похибки може бути спотворення режиму роботи дослідного елек­тричного кола, викликане вмиканням приладу в це коло, оскільки внутрішній опір приладу має скінченне значення. Вносять свою частку похибки у вимірювання і згадані вже пристрої (див. рис. 10.2), які розширюють границі вимірювань приладів, тому що ці при­строї також мають цілком конкретні класи точності.

4. Аналогові електромеханічні вимірювальні прилади

1. Принципова схема і загальна компоновка конструкції

Практично будь-який аналоговий електромеханічний вимірю­вальний прилад відповідає схемі на рис. 10.6, де ВК - вимірювальне коло, ВМ - вимірювальний механізм, ВП - відліковий пристрій.